高壓led芯片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓LED芯片及其制備方法，高壓LED芯片包括襯底、位于襯底上的GaN外延層、及位于外延層上的透明導電層、P電極及N電極，所述GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層，P電極位于透明導電層上且通過透明導電層與P型GaN外延層電性連接，N型GaN外延層上設有N型半導體臺面，N電極位于N型半導體臺面上，所述GaN外延層之間通過離子注入形成有一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)上方形成有金線，所述GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。本發(fā)明不存在刻蝕不凈造成的正向電壓低的問題，同時能夠有效減少橋接處的斷金導致的芯片不良，且本發(fā)明LED芯片出光面積大，發(fā)光效率高。
【專利說明】高壓LED芯片及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件【技術領域】，特別是涉及一種高壓LED芯片及其制備方法。

【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de, LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當?shù)墓舛?。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發(fā)光二極管已被廣泛的應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
[0003]然而，隨著LED開始取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈照明，由于照明供電為220V，而普通LED照明芯片的電壓為3?4V，因此降壓損耗較大。為解決低壓芯片問題，現(xiàn)有技術提出了一種高壓LED芯片。
[0004]參圖1所示，其包括襯底I’、GaN外延層2’、透明導電層3’、P電極4’、及N電極5’，GaN外延層2’之間刻蝕有6-8um的溝槽6’，溝槽6’之間形成有連接兩個芯片的金線7’。然而，現(xiàn)有技術中的工藝會有溝槽區(qū)域刻蝕不凈的影響；同時，由于溝槽的存在，金線需彎曲設置，存在斷線的風險。
[0005]因此，針對上述技術問題，有必要提供一種新的高壓LED芯片及其制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓LED芯片及其制備方法，其能夠有效減少橋接處的斷金導致的芯片不良。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下:
[0008]—種高壓LED芯片,其包括襯底、位于襯底上的GaN外延層、及位于外延層上的透明導電層、P電極及N電極，所述GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層，P電極位于透明導電層上且通過透明導電層與P型GaN外延層電性連接，N型GaN外延層上設有N型半導體臺面，N電極位于N型半導體臺面上，所述GaN外延層之間通過離子注入形成有一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)上方形成有金線，所述GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述離子注入?yún)^(qū)設置為一個，離子注入?yún)^(qū)將GaN外延層分隔成第一 GaN外延層和第二 GaN外延層。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，，所述第一 GaN外延層和第二 GaN外延層上分別設置有第一透明導電層和第二透明導電層，第一透明導電層上設置有P電極，第二透明導電層旁側(cè)N型半導體臺面上設置有N電極。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一透明導電層與第二透明導電層旁側(cè)的N型半導體臺面通過金線電性導通。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述透明導電層下方還設置有電流阻擋層。
[0013]相應地，一種高壓LED芯片的制備方法，所述方法包括:
[0014]S1、提供一襯底，在襯底上生長GaN外延層，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層；
[0015]S2、在GaN外延層形成Mesa圖形,將Mesa圖形外的區(qū)域刻蝕至N型GaN外延層，形成N型半導體臺面；
[0016]S3、通過掩膜版對GaN外延層進行離子注入，形成一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)；
[0017]S4、在GaN外延層上形成透明導電層；
[0018]S5、在透明導電層上形成P電極，在N型半導體臺面上形成N電極；
[0019]S6、在離子注入?yún)^(qū)上方形成金線，GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3中掩膜版為S12或SiNx掩膜版，離子注入的離子為Si或B離子。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S5之前還包括:
[0022]采用PECVD進行S12沉積，再通過光刻、刻蝕得到電流阻擋層。
[0023]作為本發(fā)明的進一步改進，所述S4具體為:
[0024]采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射沉積ITO薄膜，再通過光刻、刻蝕得到透明導電層。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0026]本發(fā)明不需要刻蝕溝槽，解決了刻蝕不凈造成的正向電壓低的問題；
[0027]高壓LED芯片內(nèi)部無溝槽，通過離子注入形成絕緣的離子注入?yún)^(qū)，GaN外延層沒有陡直的坡，有效減少橋接處的斷金導致的芯片不良。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為現(xiàn)有技術中聞壓LED芯片的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明一【具體實施方式】中高壓LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明一【具體實施方式】中高壓LED芯片的制備方法流程圖。

【具體實施方式】
[0032]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0033]此外，在不同的實施例中可能使用重復的標號或標示。這些重復僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關聯(lián)性。
[0034]本發(fā)明公開了一種高壓LED芯片，其包括襯底、位于襯底上的GaN外延層、及位于外延層上的透明導電層、P電極及N電極，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層，P電極位于透明導電層上且通過透明導電層與P型GaN外延層電性連接，N型GaN外延層上設有N型半導體臺面，N電極位于N型半導體臺面上，GaN外延層之間通過離子注入形成有一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)上方形成有金線，GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
[0035]相應地，本發(fā)明還公開了一種高壓LED芯片的制備方法，包括:
[0036]S1、提供一襯底，在襯底上生長GaN外延層，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層；
[0037]S2、在GaN外延層形成Mesa圖形,將Mesa圖形外的區(qū)域刻蝕至N型GaN外延層，形成N型半導體臺面；
[0038]S3、通過掩膜版對GaN外延層進行離子注入，形成一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)；
[0039]S4、在GaN外延層上形成透明導電層；
[0040]S5、在透明導電層上形成P電極，在N型半導體臺面上形成N電極；
[0041]S6、在離子注入?yún)^(qū)上方形成金線，GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
[0042]參圖2所示，在本發(fā)明的一【具體實施方式】中，高壓LED芯片包括:
[0043]襯底1，襯底可以是藍寶石、S1、SiC、GaN、ZnO等，本發(fā)明中采用藍寶石襯底進行舉例說明。
[0044]GaN外延層2，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層，N型GaN外延層上通過刻蝕形成有N型半導體臺面，N型半導體臺面用于生長N電極。本實施方式中的半導體材料采用GaN，在其他實施方式中也可以采用其他半導體材料。
[0045]GaN外延層2之間通過離子注入形成有一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)21，如在本實施方式中，GaN外延層中形成有一個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)通過Si02、SiNx掩膜版對GaN外延層進行Si或B離子注入形成。離子注入?yún)^(qū)21將GaN外延層2分為第一 GaN外延層22和第二 GaN外延層23，第一 GaN外延層22和第二 GaN外延層23分別為單獨的芯片單元。
[0046]透明導電層3，包括位于第一 GaN外延層22上的第一透明導電層32、和位于第二GaN外延層23上的第二透明導電層33，透明導電層可以是ΙΤΟ、ΖΙΤΟ、Z1、G10、ΖΤ0, FT0、AZO、GZO、In4Sn3O12、NiAu 等。
[0047]進一步地，透明導電層3下方還可設有電流阻擋層(未圖示)，電流阻擋層位于P電極的下方，電流阻擋層可以為Si02、Si3N4, S1xNy等。
[0048]P電極4和N電極5, P電極通過第一透明導電層與第一 GaN外延層中的P型GaN外延層電性連接，N電極位于N型半導體臺面上且與第二 GaN外延層中的N型GaN外延層電性連接。
[0049]金線6，金線6位于離子注入?yún)^(qū)21上方，且第一透明導電層32與第二 GaN外延層23上的N型半導體臺面通過金線電性導通。
[0050]相應地,參圖3所示,本實施方式中高壓LED芯片的制備方法包括以下步驟:
[0051]S1、提供一襯底，襯底可以是藍寶石、S1、SiC, GaN、ZnO等，通過MOCVD (Metal-organic Chemical Vapor Deposit1n,金屬有機化合物化學氣相沉積)的方法在襯底上生長GaN外延層，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層；
[0052]S2、芯片正常MESA制作，在GaN外延層形成Mesa圖形，將Mesa圖形外的區(qū)域刻蝕至N型GaN外延層，形成N型半導體臺面；
[0053]S3、通過Si02、SiNx等掩膜版掩膜版對GaN外延層進行離子注入，形成一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，注入的離子包括但不限于S1、B離子；
[0054]S4、在GaN外延層上采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射沉積ITO薄膜，再通過光刻、刻蝕等步驟得到透明導電層，透明導電層除了 ITO薄膜外，還可以是ΖΙΤ0、Z1、G10、ΖΤ0, FT0、AZO、GZO、In4Sn3O12、NiAu 等；
[0055]S5、在透明導電層上形成P電極，在N型半導體臺面上形成N電極；
[0056]S6、在離子注入?yún)^(qū)上方形成金線，GaN外延層第一透明導電層和第二透明導電層旁側(cè)的N型半導體臺面通過金線電性導通。
[0057]與現(xiàn)有技術相比，本實施方式中不需要刻蝕溝槽，解決了刻蝕不凈造成的正向電壓低的問題；同時，高壓LED芯片內(nèi)部無溝槽，通過離子注入形成絕緣的離子注入?yún)^(qū)，GaN外延層沒有陡直的坡，有效減少橋接處的斷金導致的芯片不良。
[0058]另外，常規(guī)的刻蝕工藝需要留足夠的寬度用于ICP刻蝕，避免刻蝕損失到GaN外延層，從而引起漏電，本發(fā)明中無需刻蝕，可以增加LED芯片的出光面積。
[0059]進一步地，在其他實施方式中步驟S5之前還包括:
[0060]米用PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n,等離子體增強化學氣相沉積法)進行S12沉積，再通過光刻、刻蝕等步驟得到電流阻擋層，電流阻擋層除了 S12外還可以為Si3N4、S1xNy等。
[0061]電流阻擋層設置于P電極下方，流入透明導電層的電流不會聚集在P電極的下方，電流會均勻擴散在P電極下方以外的發(fā)光層上，從而減小P電極金屬對光的吸收，提高了LED芯片的發(fā)光效率。
[0062]綜上所述，本發(fā)明不存在刻蝕不凈造成的正向電壓低的問題，同時能夠有效減少橋接處的斷金導致的芯片不良，且本發(fā)明LED芯片出光面積大，發(fā)光效率高。
[0063]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0064]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓LED芯片,其包括襯底、位于襯底上的GaN外延層、及位于外延層上的透明導電層、P電極及N電極,所述GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層，P電極位于透明導電層上且通過透明導電層與P型GaN外延層電性連接，N型GaN外延層上設有N型半導體臺面，N電極位于N型半導體臺面上，其特征在于，所述GaN外延層之間通過離子注入形成有一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)，離子注入?yún)^(qū)上方形成有金線，所述GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓LED芯片，其特征在于，所述離子注入?yún)^(qū)設置為一個，離子注入?yún)^(qū)將GaN外延層分隔成第一 GaN外延層和第二 GaN外延層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓LED芯片，其特征在于，所述第一GaN外延層和第二 GaN外延層上分別設置有第一透明導電層和第二透明導電層，第一透明導電層上設置有P電極，第二透明導電層旁側(cè)的N型半導體臺面上設置有N電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓LED芯片，其特征在于，所述第一透明導電層與第二透明導電層旁側(cè)的N型半導體臺面通過金線電性導通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓LED芯片，其特征在于，所述透明導電層下方還設置有電流阻擋層。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高壓LED芯片的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 51、提供一襯底，在襯底上生長GaN外延層，GaN外延層包括P型GaN外延層、發(fā)光層、及N型GaN外延層； 52、在GaN外延層形成Mesa圖形,將Mesa圖形外的區(qū)域刻蝕至N型GaN外延層，形成N型半導體臺面； 53、通過掩膜版對GaN外延層進行離子注入，形成一個或多個絕緣的離子注入?yún)^(qū)； 54、在GaN外延層上形成透明導電層； 55、在透明導電層上形成P電極，在N型半導體臺面上形成N電極； 56、在離子注入?yún)^(qū)上方形成金線，GaN外延層和透明導電層通過金線電性導通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中掩膜版為S12或SiNx掩膜版，離子注入的離子為Si或B離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S5之前還包括: 采用PECVD進行S12沉積，再通過光刻、刻蝕得到電流阻擋層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述S4具體為: 采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射沉積ITO薄膜，再通過光刻、刻蝕得到透明導電層。
【文檔編號】H01L33/00GK104134724SQ201410414612
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】吳飛翔, 李慶, 晏平, 陳立人 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司