Led芯片及包含其的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管。該LED芯片包括外延層和設(shè)置在外延層上的透明導(dǎo)電層，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的電極，部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連。本實(shí)用新型通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強(qiáng)，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，起到了電流阻擋層的作用，便于電流擴(kuò)散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本同時(shí)提高亮度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
【專利說明】LED芯片及包含其的發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的蓬勃發(fā)展，半導(dǎo)體照明以節(jié)能、環(huán)保、亮度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為社會(huì)發(fā)展的焦點(diǎn)，也帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)上中下游產(chǎn)業(yè)的方興未艾。GaN基LED芯片是半導(dǎo)體照明的“動(dòng)力”，近年來性能得到大幅提升，生產(chǎn)成本也不斷降低，為半導(dǎo)體照明走進(jìn)千家萬戶做出突出貢獻(xiàn)。
[0003]近年來提出了減薄透明導(dǎo)電層，并使用濺射(sputter)機(jī)臺(tái)，反應(yīng)等離子沉積(RPD)機(jī)臺(tái)等設(shè)備制作透明導(dǎo)電層，實(shí)現(xiàn)提升LED芯片發(fā)光效率的目的。目前濺射機(jī)臺(tái)，RPD蒸鍍機(jī)臺(tái)等設(shè)備制作的透明導(dǎo)電層與金屬電極之間的粘附力偏低，容易出現(xiàn)金屬電極脫落的問題。
[0004]目前，還沒有很好方法的解決濺射ITO或RPD蒸鍍ITO與金屬電極粘附力問題，出現(xiàn)金屬電極脫落都是進(jìn)行返工處理，重新制作ITO層與金屬電極。因此，仍需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以減少金屬電極的容易脫落的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型旨在提供一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管，以改善現(xiàn)有技術(shù)中LED發(fā)光二極管中電極容易脫落的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種LED芯片，包括外延層和設(shè)置在外延層上的透明導(dǎo)電層，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的電極，部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連。
[0007]進(jìn)一步地，上述透明導(dǎo)電層中設(shè)有多個(gè)通孔，電極上設(shè)有多個(gè)凸出部，其中，一個(gè)凸出部對(duì)應(yīng)地插入一個(gè)通孔與外延層相連。
[0008]進(jìn)一步地，上述LED芯片包括設(shè)置在外延層上的焊盤以及以焊盤為端點(diǎn)向外延伸的多條電極。
[0009]進(jìn)一步地，各條電極下方的透明導(dǎo)電層中均設(shè)置通孔。
[0010]進(jìn)一步地，各條電極下方的透明導(dǎo)電層中均設(shè)有一個(gè)通孔組，且每個(gè)通孔組沿其上方的電極的延伸方向依次排布有多個(gè)通孔。
[0011]進(jìn)一步地，在每個(gè)通孔組中相鄰兩個(gè)通孔之間的距離為5?50 μ m。
[0012]進(jìn)一步地，各通孔沿垂直于電極延伸方向的最大寬度大于其上方的電極的寬度。
[0013]進(jìn)一步地，通孔為圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形。
[0014]進(jìn)一步地，上述外延層為GaN基外延層，上述透明導(dǎo)電層的材料為氧化銦錫。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種發(fā)光二極管，由上述任一種LED芯片制作而成。
[0016]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強(qiáng)，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴(kuò)散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本的同時(shí)提高亮度，并提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是本實(shí)用新型一種典型實(shí)施例的剖面示意圖；以及
[0019]圖2是本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施例的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0021]為了改善【背景技術(shù)】部分所提到的現(xiàn)有技術(shù)中金屬電極容易脫落的問題，本實(shí)用新型提供了一種LED芯片，如圖1所示，包括外延層I和設(shè)置在外延層I上的透明導(dǎo)電層2，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層2上的電極3，部分電極3穿過透明導(dǎo)電層2與外延層I相連。
[0022]本實(shí)用新型的上述LED芯片，通過將部分電極3穿透透明導(dǎo)電層2與外延層I相連，使部分電極3與外延層I之間的粘附力增強(qiáng)，從而減少了金屬電極3從透明導(dǎo)電層2上脫落的幾率；而且利于部分電極3與外延層I之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴(kuò)散到透明導(dǎo)電層2區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本同時(shí)提高亮度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
[0023]為了使電極3與外延層I之間的粘附力更強(qiáng)，在本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述透明導(dǎo)電層2中設(shè)有多個(gè)通孔21，電極3上設(shè)有多個(gè)凸出部31，如圖2所示，其中，一個(gè)所述凸出部31對(duì)應(yīng)地插入一個(gè)所述通孔21與所述外延層I相連。通過多個(gè)電極3的凸出部31透過透明導(dǎo)電層2上的多個(gè)通孔21與外延層I相連，使得電極3與外延層I之間的粘附得更緊，不容易脫落。
[0024]上述LED芯片除了包括襯底和發(fā)光外延層I外，還包括設(shè)置在外延層I上的焊盤4以及以焊盤4為端點(diǎn)向外延伸的多條電極3。這種焊盤4和電極3的設(shè)置方式具有使電極3與外延層I的粘附力分散相對(duì)更均勻，避免部分電極3脫落的現(xiàn)象。
[0025]本實(shí)用新型基于增強(qiáng)金屬電極3與透明導(dǎo)電層2下方的外延層I的粘附力考慮，在上述外延片上沉積透明導(dǎo)電層2時(shí)，除了通過光刻、刻蝕等步驟將外延層I上表面的導(dǎo)電物質(zhì)去除外，同時(shí)在多條電極3中每條電極3下方的透明導(dǎo)電層2上設(shè)置通孔21，使得其上方的電極3具有填充上述通孔21的凸出部31。即金屬電極3通過其凸出部31與外延層I相連，從而增強(qiáng)粘附力，減少電極3的脫落。而且，金屬電極3凸出部31與外延層I相連的部分形成了肖特基接觸，起到了電流阻擋層的作用，減少金屬電極3下方的復(fù)合發(fā)光，將電流擴(kuò)散到凸出部31兩側(cè)的透明導(dǎo)電層2，克服電流擁擠效應(yīng)，增加透明導(dǎo)電層2下方的復(fù)合發(fā)光，提高光取出效率，增加LED芯片發(fā)光效率。
[0026]為了進(jìn)一步增強(qiáng)各條電極3與外延層I之間的粘附力，在本實(shí)用新型一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述各條電極3下方的透明導(dǎo)電層2中均設(shè)有一組通孔21組，且每組通孔21組沿其上方的電極3的延伸方向依次排布有多個(gè)通孔21。通過沿電極3延伸方式設(shè)置多個(gè)通孔21，使每一條金屬電極3與外延層I之間的粘附力更強(qiáng)。
[0027]為了使電極3與外延片的粘附力相對(duì)均勻地分布在各電極3上，在本實(shí)用新型中，優(yōu)選每組通孔21組中相鄰兩個(gè)通孔21之間的距離為5?50 μ m。將通孔21的間距控制在上述范圍內(nèi)既能實(shí)現(xiàn)增加粘附力的作用，又使得相鄰?fù)?1中間的透明導(dǎo)電層2受兩邊電流阻擋層的影響而透光率增強(qiáng)，進(jìn)而使得整個(gè)透明導(dǎo)電層受電流阻擋層影響而出光率增強(qiáng)。
[0028]在本實(shí)用新型又一種優(yōu)選的實(shí)施例中，上述各通孔21沿垂直于電極3延伸方向的最大寬度大于其上方的電極3的寬度。這種通孔21寬度的設(shè)置方式具有方便制作，便于檢測，提升粘附力明顯，電流阻擋效果好等優(yōu)點(diǎn)。
[0029]上述通孔21的形狀不限，無論是圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形，只要能夠使金屬電極3透過透明導(dǎo)電層2與外延層I相連接，從而增強(qiáng)電極3與透明導(dǎo)電層2或外延層I之間的粘附力即可，優(yōu)選通孔21的形狀為圓形。
[0030]上述LED芯片的外延層I，根據(jù)其透明導(dǎo)電層2材料的不同，可以由比其透明導(dǎo)電層2對(duì)常用的金屬電極3粘附力強(qiáng)的任何材料制成。比如，由藍(lán)寶石襯底和依次設(shè)置在該襯底上的N型GaN層、有源區(qū)量子阱層及P型GaN層所組成的GaN基外延層I。
[0031]在本實(shí)用新型另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管由上述任一種LED芯片制作而成。這種發(fā)光二極管的金屬電極3不易脫落，且具有更高的發(fā)光亮度。
[0032]下面以圖1所示的LED外延層，來說明本實(shí)用新型的LED芯片的制作方法。需要說明的是，適用于本實(shí)用新型的LED外延層除了圖1所示的結(jié)構(gòu)外，也可以是市售的外延層。在市售外延層上形成具有通孔結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層及與通孔結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)形成的具有凸出部的電極時(shí)，可以根據(jù)市售外延層上的電極的具體結(jié)構(gòu)和形狀，相應(yīng)地調(diào)整通孔的形狀、大小以及相鄰?fù)字g的距離。
[0033]圖1所示的外延層1，包括襯底11，形成于襯底11頂面上的N型GaN層12，形成于N型GaN層12頂面上的量子阱層13，形成于量子阱層13頂面上的P型GaN層14。
[0034]首先，上述襯底為PSS藍(lán)寶石襯底11徹底清洗外延層I ;清洗后采用電子束蒸發(fā)或者濺射(sputter)的方式沉積透明導(dǎo)電層2，其中透明導(dǎo)電層2材料是氧化銦錫(ITO)，也可以是氧化鎳金或者摻雜氧化鋅。
[0035]然后，通過黃光光刻、濕法蝕刻等步驟露出P_GaN14，同時(shí)在后續(xù)工藝中將要沉積P電極3下方的透明導(dǎo)電層2區(qū)域間斷性鑿開圓形通孔21，其直徑為8 μ m，通孔21之間的間距為10 μ m。其中，刻蝕的方式可以是干法刻蝕，也可以是濕法刻蝕。
[0036]接著，通過黃光光刻、電感偶和等離子體(ICP)刻蝕、去膠清洗等步驟制造出的發(fā)光區(qū)臺(tái)面，露出N型GaN12 ;將透明導(dǎo)電層2與P型GaM退火，形成歐姆接觸；其中退火方式可以是普通爐管退火，也可以是快速退火(RTA)或者是電磁波退火。
[0037]下一步，使用離子源輔助沉積或者等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積絕緣鈍化層5，并經(jīng)過光刻、濕法腐蝕、去膠清洗等步驟使得用于分布P型電極3、P型焊盤4、N型電極6及N型焊盤7的位置露出；進(jìn)而通過掃膠、沉積、剝離等方式制作P型電極3、P型焊盤4、N型電極6及N型焊盤7。其中，P型電極、P型焊盤、N型電極及N型焊盤的材料是Cr/Pt/Au/ 或者 Ni/AI/Cr/Ni/Au。
[0038]最后，將P型電極3、N型電極6金屬與GaN半導(dǎo)體在高溫爐管中進(jìn)行退火處理即可得到本實(shí)用新型的LED芯片。
[0039]從上述描述中可以看出，本實(shí)用新型的LED芯片通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強(qiáng)，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴(kuò)散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本的同時(shí)提高亮度，并提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種LED芯片，包括外延層(I)和設(shè)置在所述外延層(I)上的透明導(dǎo)電層(2)，以及設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層(2)上的電極(3)，其特征在于，部分所述電極(3)穿透所述透明導(dǎo)電層(2)與所述外延層(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述透明導(dǎo)電層(2)中設(shè)有多個(gè)通孔(21)，所述電極(3)上設(shè)有多個(gè)凸出部(31)，其中，一個(gè)所述凸出部(31)對(duì)應(yīng)地插入一個(gè)所述通孔(21)與所述外延層(I)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片包括設(shè)置在所述外延層(I)上的焊盤⑷以及以所述焊盤為端點(diǎn)向外延伸的多條所述電極(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED芯片，其特征在于，各條所述電極(3)下方的所述透明導(dǎo)電層(2)中均設(shè)置有所述通孔(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各條所述電極(3)下方的所述透明導(dǎo)電層(2)中均設(shè)有一個(gè)通孔組，且每個(gè)所述通孔組沿其上方的所述電極(3)的延伸方向依次排布有多個(gè)所述通孔(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于，在每個(gè)所述通孔組中相鄰兩個(gè)所述通孔(21)之間的距離為5?50 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各所述通孔(21)沿垂直于所述電極(3)延伸方向的最大寬度大于其上方的所述電極(3)的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的LED芯片，其特征在于，所述通孔(21)為圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述外延層(I)為GaN基外延層，所述透明導(dǎo)電層(2)的材料為氧化銦錫。
10.一種發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管由上述權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的LED芯片制作而成。
【文檔編號(hào)】H01L33/62GK204029866SQ201420366932
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】袁章潔, 汪延明 申請(qǐng)人:湘能華磊光電股份有限公司