一種發(fā)光二極管芯片結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體涉及功率半導體器件技術領域，尤其涉及一種發(fā)光二極管芯片結構及其制備方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1des,簡稱LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件，因具有體積小、壽命長、反應速度快、方向可控度高、穩(wěn)定性好、功耗低、無熱輻射、無水銀等有毒物質(zhì)的污染源等優(yōu)點，隨著發(fā)光二極管的推廣，它的結構變得越來越多，亮度也越來越亮。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術中發(fā)光二極管芯片橫向結構的正面俯視圖。橫向結構的發(fā)光二極管芯片的兩個電極在發(fā)光二極管芯片的同一側，P電極16在發(fā)光二極管外延層的P型氮化鎵區(qū)域，N電極15分布在通過刻蝕露出的N型氮化鎵區(qū)域12。
[0004]圖2示出了現(xiàn)有技術中發(fā)光二極管橫向結構沿圖1中AA1方向的剖面圖，從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，在制作N電極15時，刻蝕掉整個N型區(qū)的量子阱有源層13和P型氮化鎵層14，N型區(qū)刻蝕區(qū)域面積大，此區(qū)域?qū)⒉荒馨l(fā)光，造成出光有效面積下降，因此降低了發(fā)光二極管的亮度和發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種發(fā)光二極管芯片結構及其制備方法，來優(yōu)化發(fā)光二極管的芯片結構及其制備方法，從而增大出光有效面積，提高發(fā)光二極管的亮度和發(fā)光效率。
[0006]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片結構，所述發(fā)光二極管芯片結構包括:
[0007]襯底；
[0008]位于襯底上的外延層，其中，所述外延層包括順次堆疊的具有第一導電類型的第一區(qū)域?qū)?、量子阱有源層及與所述第一導電類型相反的第二導電類型的第二區(qū)域?qū)樱?br>[0009]其特征在于
[0010]所述發(fā)光二極管芯片結構還包括:
[0011]溝槽，從所述第二區(qū)域?qū)友由斓剿龅谝粎^(qū)域?qū)踊蜓由爝M入所述第一區(qū)域?qū)樱?br>[0012]第一電極，形成在所述溝槽中，與第一區(qū)域?qū)咏佑|，并且與第二區(qū)域?qū)雍土孔于逵性磳与娊^緣；
[0013]第二電極，形成在所述第二區(qū)域?qū)由稀?br>[0014]進一步地，所述的發(fā)光二極管芯片結構還包括介質(zhì)絕緣層，襯在所述溝槽的內(nèi)壁上。
[0015]進一步地，所述的發(fā)光二極管芯片結構還包括第一透明導電層和第二透明導電層，所述第一透明導電層襯在所述介質(zhì)絕緣層的內(nèi)壁上，所述第二透明導電層形成在所述第二區(qū)域?qū)雍偷诙姌O之間，并且與第一透明導電層電絕緣。
[0016]進一步地，所述第一透明導電層的材料與所述第二透明導電層的材料從如下組中選擇:氧化銦錫、氧化鋅、鎳/金合金。
[0017]進一步地，所述量子阱有源層的材料包括氮化銦鎵或氮化鎵，所述介質(zhì)絕緣層的材料包括二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0018]進一步地，所述第一導電類型為N型，所述第一區(qū)域?qū)訛镹型氮化鎵層；所述第二導電類型為P型，所述第二區(qū)域?qū)訛镻型氮化鎵層。
[0019]進一步地，所述第一導電類型為P型，所述第一區(qū)域?qū)訛镻型氮化鎵層；所述第二導電類型為N型，所述第二區(qū)域?qū)訛镹型氮化鎵層。
[0020]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片結構的制備方法，所述方法包括:
[0021]在襯底上依次形成第一導電類型的第一區(qū)域?qū)印⒘孔于逵性磳蛹芭c所述第一導電類型相反的第二導電類型的第二區(qū)域?qū)樱?br>[0022]從所述第二區(qū)域?qū)涌涛g到所述第一區(qū)域?qū)踊蚩涛g進入所述第一區(qū)域?qū)?，形成溝槽?br>[0023]在所述溝槽中形成第一電極，所述第一電極與第一區(qū)域?qū)咏佑|并且與第二區(qū)域?qū)雍土孔于逵性磳与娊^緣；
[0024]在所述第二區(qū)域?qū)由闲纬傻诙姌O。
[0025]進一步地,所述方法還包括:
[0026]在所述溝槽的內(nèi)壁上形成介質(zhì)絕緣層。
[0027]進一步地，在步驟在所述溝槽中形成第一電極，所述第一電極與第一區(qū)域?qū)咏佑|并且與第二區(qū)域?qū)雍土孔于逵性磳与娊^緣之前，在步驟從所述第二區(qū)域?qū)涌涛g到所述第一區(qū)域?qū)踊蚩涛g進入所述第一區(qū)域?qū)?，形成溝槽之后，所述方法還包括:
[0028]在所述溝槽的內(nèi)壁上形成介質(zhì)絕緣層。
[0029]進一步地，在步驟在所述溝槽的內(nèi)壁上形成介質(zhì)絕緣層之后，所述方法還包括:
[0030]在所述介質(zhì)絕緣層的內(nèi)壁上形成第一透明導電層；
[0031]在所述第二區(qū)域?qū)由闲纬傻诙该鲗щ妼?，并且與第一透明導電層電絕緣；
[0032]在所述第二透明導電層上形成第二電極。
[0033]進一步地，所述第一導電類型為N型，所述第一區(qū)域?qū)訛镹型氮化鎵層；所述第二導電類型為P型，所述第二區(qū)域?qū)訛镻型氮化鎵層。
[0034]進一步地，所述第一導電類型為P型，所述第一區(qū)域?qū)訛镻型氮化鎵層；所述第二導電類型為N型，所述第二區(qū)域?qū)訛镹型氮化鎵層。
[0035]本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管芯片結構和制備方法，通過從第二區(qū)域?qū)友由斓剿龅谝粎^(qū)域?qū)踊蜓由爝M入第一區(qū)域?qū)有纬蓽喜劢Y構，并在所述溝槽中形成與第一區(qū)域?qū)咏佑|與第二區(qū)域?qū)雍土孔于逵性磳与娊^緣的第一電極，在第二區(qū)域?qū)由闲纬傻诙姌O，由此減小了發(fā)光二極管芯片刻蝕區(qū)域的面積，使得發(fā)光二極管芯片的有效發(fā)光面積增大，提高發(fā)光二極管的亮度和發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0036]下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點，附圖中:
[0037]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的發(fā)光二極管芯片橫向結構的正面俯視圖；
[0038]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術的發(fā)光二極管芯片橫向結構的沿圖1中AA1方向的剖面圖；
[0039]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片結構的正面俯視圖；
[0040]圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片結構的沿圖3中BBl方向的剖面圖；
[0041]圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管芯片結構的側向截面圖；
[0042]圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的發(fā)光二極管芯片結構制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關的部分而非全部內(nèi)容。
[0044]本發(fā)明實施例提供發(fā)光二極管芯片結構及其制備方法，由于改進了發(fā)光二極管芯片的結構，使得出光面積增大，提高了發(fā)光效率，該發(fā)光二極管芯片可以用于具有照明和顯示功能的發(fā)光二極管中，該發(fā)光二極管包括但不限制于，例如:可以是發(fā)光二極管節(jié)能燈、發(fā)光二極管手電筒、發(fā)光二極管裝飾燈、發(fā)光二極管室外大屏幕、發(fā)光二極管滾動字幕廣告牌、發(fā)光二極管背光源液晶電視和電器的發(fā)光二極管發(fā)光指示燈等等。
[0045]在圖3中示出了本發(fā)明的第一實施例。
[0046]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片結構的側向截面圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片結構的沿圖3中BB1方向的剖面圖?，F(xiàn)在結合圖3和4來描述本發(fā)明的第一實施例。
[0047]如圖4所示，所述發(fā)光二極管芯片的結構包括:襯底20、位于襯底20上的外延層，其中，所述外延層包括順次堆疊的N型氮化鎵層21、量子阱有源層22及P型氮化鎵層23、溝槽24、N電極25和P電極26。
[0048]所述溝槽24從所述P型氮化鎵層23延伸到所述N型氮化鎵層21或延伸進入所述N型氮化鎵層21，所述N電極25形成在所述溝槽24中，與N型氮化鎵層21接觸，并且和量子阱有源層22及P型氮化鎵層23電絕緣，所述P電極26形成在所述P型氮化鎵層23上。
[0049]相比圖1中現(xiàn)有技術，本發(fā)明實施例僅通過刻蝕P型氮化鎵層23和量子阱層22從而形成溝槽24，并進而在溝槽中形成N電極25，而不是對整個N型區(qū)進行刻蝕，從而使得發(fā)光二極管芯片刻蝕掉的面積減小，因此，本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管芯片結構能夠有效的增大發(fā)光二極管芯片的出光面積，從而提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。
[0050]在本實施例中，所述襯底20可以是藍寶石襯底、碳化硅襯底、硅襯底、圖形化襯底中的其中一種，用于在所述襯底20上生長外延層。所述外延層包括由下到上順次堆疊的N型氮化鎵層21、量子阱有源層22和P型氮化鎵層23。
[0051 ] 在本實施例中，所述N型氮化鎵層21具有N型導電類型，所述P型氮化鎵層23具有P型導電類型，所述N型氮化鎵層21與所述P型氮化鎵層23構成發(fā)光二極管的PN結，從而使得發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?。?yōu)選的所述量子阱有源層22由氮化銦鎵(InGaN)和氮化鎵(GaN)相間排列形成，用于增加光的吸收效率。
[0052]在本實施例的一個優(yōu)選實施例中，如圖4所示，所述發(fā)光二極管芯片結構還包括介質(zhì)絕緣層27，襯在所述溝槽24的內(nèi)壁上。使得所述N電極25和量子阱有源層22及P型氮化鎵層23電絕緣。所述N電極25的材料包括:鈦(Ti)、鉻(Cr)、鉬(Pt)、金(Au)、鎳(Ni)或鋁(Al)，所述介質(zhì)絕緣層27的材料可以包括:二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)或氮氧化硅(S1N)。
[0053]在本實施例的另一個優(yōu)選實施例中，如圖4所示，所述發(fā)光二極管芯片結構還包括第一透明導電層28和第二透明導電層29，所述第一透明導電層28襯在所述介質(zhì)絕緣層27的內(nèi)壁上，所述第二透明導電層29形成在所述P型氮化鎵層23和P電極26之間，并且與第一透明導電層28電絕緣。
[0054]當二極管正向?qū)щ姇r，多子擴散到對方區(qū)域后，在PN結邊界上積累，并有一定的濃度分布。積累的電荷量隨外加電壓的變化而變化，當PN結正向電壓加大時，正向電流隨著加大，這就要有更多的載流子積累起來以滿足電流加大的要求；而當正向電壓減小時，正向電流減小，積累在P區(qū)的電子或N