本實用新型涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體的說是一種垂直型發(fā)光二極管芯片。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件，其利用半導(dǎo)體PN結(jié)作為發(fā)光材料，可以直接將電轉(zhuǎn)換為光。

目前，普遍采用基板轉(zhuǎn)移技術(shù)將發(fā)光外延疊層通過金屬鍵合層連接至導(dǎo)電基板上形成高亮度垂直型發(fā)光二極管，如圖1所示，在發(fā)光外延疊層的N型層一側(cè)形成N電極，在P型層一側(cè)使用介電層與金屬結(jié)構(gòu)形成P型歐姆接觸鏡面結(jié)構(gòu)，一般P型歐姆接觸的位置不能位于N電極下方，避免電極吸光，達(dá)到提升亮度效果。

在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)芯片尺寸小于200um×200um時，為達(dá)到低的順向電壓，P型歐姆接觸的面積不能減少的狀況下，P型歐姆接觸通孔面積所占的鏡面面積比例上升，造成亮度下降。另外，在基板轉(zhuǎn)換制程中，鍵合后將生長基板去除后因為鍵合應(yīng)力與外延應(yīng)力關(guān)系，越外側(cè)的芯片的通孔位置與電極相對位置會有偏移的現(xiàn)象，如圖2和3所示，造成亮度提升效果降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對前述問題，本實用新型提出一種垂直型發(fā)光二極管芯片，從下至上依次包括：導(dǎo)電基板，具有相對的上表面和下表面；第一介電層，形成于所述導(dǎo)電基板的上表面之上；歐姆接觸半導(dǎo)體層，形成于所述介電層之上，其遠(yuǎn)離所述導(dǎo)電基板的上表面劃分為歐姆接觸區(qū)和非歐姆接觸區(qū)，所述歐姆接觸區(qū)位于所述歐姆接觸半導(dǎo)體層的邊緣區(qū)域；第一覆蓋層，形成于所述歐姆半導(dǎo)體層的非歐姆接觸區(qū)之上；發(fā)光層，形成于第一型覆蓋層之上；第二覆蓋層，形成于所述發(fā)光層之上；歐姆接觸金屬層，形成于所述歐姆接觸半導(dǎo)體層的歐姆接觸區(qū)；導(dǎo)電連接層，位于所述歐姆接觸半導(dǎo)體層、介電層的側(cè)壁，連接所述歐姆接觸金屬層與導(dǎo)電基板，從而構(gòu)成一垂直型發(fā)光二極管。

優(yōu)選地，所述歐姆接觸區(qū)呈環(huán)狀，位于所述歐姆接觸半導(dǎo)體層的外周。

優(yōu)選地，所述第一介電層作為鍵合結(jié)構(gòu)，粘結(jié)所述導(dǎo)電基板和歐姆接觸半導(dǎo)體層。

優(yōu)選地，在所述第一介電層與所述歐姆接觸半導(dǎo)體層之間還設(shè)有分布式布拉格反射層。

優(yōu)選地，在所述分布式布拉格反射層與與所述歐姆接觸半導(dǎo)體層之間還設(shè)有第二介電層。

優(yōu)選地，所述第二介電層的折射率低于所述歐姆接觸半導(dǎo)體層。

優(yōu)選地，所述歐姆接觸半導(dǎo)體層的厚度為500nm以上。

優(yōu)選地，所述歐姆接觸金屬層與所述第一覆蓋層之間具有一隔離槽。

本實用新型至少具有以下有益效果：（1）上述垂直型發(fā)光二極管芯片使用同側(cè)電極，可在基板與發(fā)光外延疊層中形成整面鏡面結(jié)構(gòu)；（2）避免由于鍵合應(yīng)力與外延應(yīng)力關(guān)系，越外側(cè)的芯片的通孔位置與電極相對位置會有偏移的現(xiàn)象。

本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。

圖1為現(xiàn)有的一種高亮度垂直型發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。

圖2和3為圖1所示發(fā)光二極管芯片在制作過程中芯片的通孔位置與電極相對位置產(chǎn)生偏移的示意圖。

圖4為根據(jù)本實用新型實施的一種垂直型發(fā)光二極管芯片的側(cè)面剖視圖。

圖5顯示了圖4所示垂直型發(fā)光二極管芯片的P型歐姆接觸半導(dǎo)體層上表面的分布圖。

圖6為圖4所示垂直型發(fā)光二極管芯片的俯視圖。

圖中各標(biāo)號表示如下：

100：導(dǎo)電基板

110：金屬鍵合層

120：金屬反射層

130：介電層

141：P型歐姆接觸半導(dǎo)體層

142：P型覆蓋層

143：發(fā)光層

144：N型覆蓋層

145：N型歐姆接觸層

150：N電極

200：導(dǎo)電基板

211：介電層(1)

212：介電層(2)

220：分布式布拉格反射層（DBR）

230：介電層(3)

241：P型歐姆接觸半導(dǎo)體層

241a：P型歐姆接觸半導(dǎo)體層的上表面；

2411：P型歐姆接觸半導(dǎo)體層的歐姆接觸區(qū)；

2412：P型歐姆接觸半導(dǎo)體層的非歐姆接觸區(qū)；

21412a：功能區(qū)；

21412b：隔離區(qū)；

242：P型覆蓋層

243：發(fā)光層

244：N型覆蓋層

245：N型歐姆接觸層

250：N電極

260：P型歐姆接觸金屬層

261：導(dǎo)電連接層

262：P電極

270：隔離槽。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本實用新型的實施方式，借此對本實用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在本實用新型中，第一覆蓋層和第二覆蓋層系互為反型的半導(dǎo)體層，諸如第一覆蓋層為N型半導(dǎo)體層時，則第二覆蓋層為P型半導(dǎo)體層，如果第一覆蓋層為P型半導(dǎo)體層時，則第二覆蓋層為N型半導(dǎo)體層。

請參看附圖4，根據(jù)本實用新型實施的一種垂直型發(fā)光二極管芯片，從下至上包括：P電極262、導(dǎo)電基板200、介電層（1） 211、介電層（2）212、分布式布拉格反射層（DBR）220、介電層（3）230、P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241、P型覆蓋層242、發(fā)光層243、N型覆蓋層244、N型歐姆接觸層245和N電極250。請參看圖5， P歐姆接觸半導(dǎo)體層241遠(yuǎn)離導(dǎo)電基板200的上表面241a劃分為歐姆接觸區(qū)2411、非歐姆接觸區(qū)2412，其中歐姆接觸區(qū)位于P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的外周區(qū)域，非歐姆接觸區(qū)2412位于內(nèi)部，進(jìn)一步劃分為功能區(qū)2412a和隔離區(qū)2412b，P型覆蓋層242、發(fā)光層243、N型覆蓋層244位于所述非歐姆接觸區(qū)2412的功能區(qū)2412a，一P型歐姆接觸金屬層260形成于P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的歐姆接觸區(qū)2411，并通過導(dǎo)電連接層261從所述芯片的側(cè)壁連接與導(dǎo)電基板200，從而構(gòu)成垂直型發(fā)光二極管芯片。請參看圖4和6，P型覆蓋層242、發(fā)光層243、N型覆蓋層244等發(fā)光外延疊層與P型歐姆接觸金屬層260在P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的隔離區(qū)2412b形成一隔離槽270。

下面結(jié)合制作方法對上述垂直型發(fā)光二極管芯片進(jìn)行詳細(xì)說明。

首先，采用外延生長方式在GaAs襯底上依次形成N-GaAs、N-AlGaInP、MQW、P-AlGaInP、P-GaP作為N型歐姆接觸層245、N型覆蓋層244、發(fā)光層243、P型覆蓋層242和P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241。其中，P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的摻雜濃度大于1E18，其摻雜材料為料可為Mg、C、Zn等材料，厚度大于500nm，最佳厚度為1200nm。

接著，在P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的表面上依序鍍上介電層(3) 230、DBR 220和介電層(2)212，其中介電層(3) 230、DBR 220為鏡面結(jié)構(gòu)，介電層(1)的材料選擇折射率低于P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241的材料，可為SiO₂、TiO₂、ITO、Al₂O₃、MgF₂、IZO、AZO等，DBR 220的材料可為SiO₂/TiO₂、MgF₂/TiO₂、MgF₂/ITO等組合，介電層(2) 212可為SiO₂、Al₂O₃等材料，優(yōu)選材料為SiO2，其厚度大于2μm。

接著，選擇一導(dǎo)電基板200，在其上表面上形成介電層(1) 211，其材料可為為SiO₂、Al₂O₃等材料,最佳優(yōu)選材料為SiO₂，厚度大于2μm。

接著，襯底轉(zhuǎn)換制程：進(jìn)行利用化學(xué)機(jī)械研磨方式(CMP)對介電層(1) 211與介電層(2) 212的表面進(jìn)行平坦化處理，較佳的其表面粗糙度RMS小于10nm，最佳值為3nm；使用鹼性溶液將平坦化后介電層(1) 211與介電層(2) 212表面做活化制程，利用高壓高溫鍵合方式將介電層(1)與介電層(2)做鍵合制程，完成介電質(zhì)鍵合制程，其中，鍵合壓力較佳值為15000kg，鍵合溫度較佳值為360℃，鍵合時間較佳值為10分鐘；將GaAs襯底利用堿性溶液將其去除，露出N型歐姆接觸層244，完成襯底轉(zhuǎn)換制程。

接著，在N型歐姆接觸層244上制作N電極250，經(jīng)過350 N型歐姆接觸層244熔合10分鐘，形成N側(cè)歐姆接觸。

接著，使用ICP干蝕刻制程或酸性溶液濕蝕刻制程，將歐姆接觸區(qū)2411和隔離區(qū)2142b的外延層部分去除，停至P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241，形成一第一凹槽結(jié)構(gòu)，裸露出P型歐姆接觸半導(dǎo)體層2411的歐姆接觸區(qū)2411和隔離區(qū)2142b的表面。

接著，在P型歐姆接觸半導(dǎo)體層2411的歐姆接觸區(qū)2411形成P型歐姆接觸金屬層260，并520℃下進(jìn)行熔合15分鐘，形成P側(cè)歐姆接觸。

接著，使用鉆石切割刀于第一凹槽結(jié)構(gòu)處，P-GaP P型歐姆接觸半導(dǎo)體層241、介電層(3) 、DBR、介電層(2) 、介電層(1)切穿，并至部分導(dǎo)電基板200，形成第二凹槽；

接著，使用濺鍍的方法，在第二凹槽結(jié)構(gòu)上形成導(dǎo)電連接層，使得導(dǎo)電基板200與相連P型歐姆接觸金屬層260，形成垂直結(jié)構(gòu)。

最后，在導(dǎo)電基板200的另一側(cè)上形成P電極260，完成高亮度垂直型小尺寸發(fā)光二級管結(jié)構(gòu)。

以上實施例以第一覆蓋層為P型覆蓋層、第二覆蓋層為N型覆蓋層為例，需要特別說明的是，本發(fā)明同樣適用于第一覆蓋層為N型半導(dǎo)體層的發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的，歐姆接觸半導(dǎo)體層、歐姆接觸金屬層等為N型材料。

很明顯地，本實用新型的說明不應(yīng)理解為僅僅限制在上述實施例，而是包括利用本實用新型構(gòu)思的所有可能的實施方式。