[發(fā)明專利]通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片及其制造工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810037354.8
• 申請日: 2008-05-13
• 公開（公告）號: CN101276868A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 殷錄橋;張建華;王書方;馬可軍;李抒智
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海半導體照明工程技術研究中心
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發(fā)明涉及一種通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片及其制造工藝，通過刻蝕去掉金屬pad電極下面的有源層，從而去除耗電發(fā)光但由于金屬電極遮擋不能提取出光的發(fā)光部分，提高了發(fā)光二極管的出光效率。

背景技術

從上世紀60年代第一只商用二極管誕生，到90年代第一只大功率二極管誕生，圍繞著如何提高發(fā)光二極管的出光效率，發(fā)光二極管的結構也經歷了無數的變化，從剛誕生時的5lm/W已經提高到了今天高于100lm/W的光效。效率的不斷提高推動發(fā)光二極管進入了各大領域：交通信號燈、大屏幕背光源、甚至未來幾年的路燈等高端領域，發(fā)展之所以如此迅速是由于發(fā)光二極管具有壽命長、低功耗、綠色環(huán)保的優(yōu)點。目前制約LED進入高端領域的發(fā)展瓶頸是出光效率及散熱，理論上發(fā)光二極管發(fā)光效率高達200lm/W，但是現在發(fā)光二極管的效率不到理論值的一半，一個重要原因就是一部分從激活區(qū)出來的光不能從發(fā)光二極管芯片內部提取出來，尤其是金屬電極的吸收、遮擋、除正上方方向之外方向光的多次折射等影響。芯片表面的金屬電極pad占發(fā)光面積接近1/3，大量有源層發(fā)出的光由于金屬pad的遮擋無法被提取，造成了耗電的同時不出光，從而造成發(fā)光二極管效率低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片及其制造工藝，提高發(fā)光二極管的出光效率。

為達到上述目的，本發(fā)明的構思是：針對當前LED存在的結構缺陷，金屬電極遮光較多，優(yōu)化結構，將金屬下面的有源層刻蝕掉，用不發(fā)光材料填充起來生長pad電極，從而避免了遮光部分有源層的耗能，提高了出光效率。

本發(fā)明采用采用刻蝕技術將金屬電極pad正下面的發(fā)光有源層刻蝕掉，并采用絕緣材料填充起來，填至與有源層上表面齊平后開始生長制作電流擴散層，如ITO電流擴散層或者ZnO電流擴散層，最后在刻蝕去掉有源層的正上方位置制作金屬電極pad，本發(fā)明是在原有結構的基礎上進行的結構優(yōu)化，去掉了發(fā)光耗能不能被提取光的發(fā)光有源層部分，從而在提取光基本不變的前提下，降低了耗能，從而有利于發(fā)光二極管出光效率的提高。

根據上述的發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片，包括襯底、襯底上的發(fā)光有源層、透明電流擴展層以及p型金pad和n型金pad，其特征在于：

所述發(fā)光有源層生長在襯底上，其中間有一層過渡層；

有一個填充體填充在發(fā)光有源層被刻蝕的一個孔里；

所述透明電流擴展層生長在發(fā)光有源層表面；

p型金pad蒸鍍在透明電流擴展層上面；

n型金pad在發(fā)光有源層被刻蝕掉的一個角位置上。

上述的通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述的有源層被刻蝕掉并用絕緣填充體填充的孔位于p型金pad正下方。

上述的通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片，其特征在于所述透明電流擴展層為ITO透明電流擴展層或者透明鎳金電流擴展層或者氧化鋅透明電流擴展層；

上述通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片工藝，其特征在于工藝步驟如下：

1)在原有工藝下通過MOCVD等設備完成發(fā)光有源層的生長制作；

2)在發(fā)光有源層上表面需要制作p型金pad電極的正下方位置將發(fā)光有源層部分通過刻蝕工藝刻蝕出填充用孔；

3)通過薄膜淀積技術，將刻蝕出的孔填充上填充體至與發(fā)光有源層上表面齊平；

4)清洗發(fā)光有源層上表面的光刻膠等雜質后，通過薄膜生長技術生長透明電流擴展層；

5)在對應填充體上方的透明電流擴展層上面蒸鍍上p型金pad，在發(fā)光有源層被刻蝕掉的一個位置上制作n型金pad；

6)表面清洗以及雜質清除；

7)將圓片劃分成單個芯片。

在上述的通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片的制造工藝中，所述工藝步驟b中，刻蝕孔的大小跟相應尺寸芯片上表面的p型金pad電極大小相當；

在上述的通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片制作工藝中，所述工藝步驟c中，填充體材料為絕緣材料

本通過結構優(yōu)化提高出光效率的發(fā)光二極管芯片發(fā)明與傳統芯片相比，避免了型金pad下面發(fā)光有源層的耗能不出光的缺陷，從而提高了發(fā)光二極管的出光效率。

附圖說明

圖1是傳統發(fā)光二極管芯片的截面圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是本發(fā)明的發(fā)光二極管截面圖。