[發(fā)明專利]發(fā)光二極管芯片及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310158810.5
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103280499B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝茂盛;袁根如;陳誠;陶淳;朱廣敏;張楠;楊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藍(lán)光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/46;H01L33/38
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域，涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的電子器件，可以通過采用不同的化合物半導(dǎo)體材料使其波長可以覆蓋整個可視光區(qū)及部分紅外和紫外波段。LED具有節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長、重量輕、體積小、效率高、耐振動、響應(yīng)時間快、色彩鮮明和辨識性優(yōu)等優(yōu)點，在交通指示、戶外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是利用大功率發(fā)光二極管可能實現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài)照明，引起人類照明史的革命,從而逐漸成為目前電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。為了獲得高亮度的LED，關(guān)鍵要提高器件的內(nèi)量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、襯底材料以及空氣之間的折射率差別較大，導(dǎo)致有源區(qū)產(chǎn)生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而不能導(dǎo)出芯片。

目前已經(jīng)提出了幾種提高芯片光提取效率的方法,主要包括：改變芯片的幾何外形，減少光在芯片內(nèi)部的傳播路程，降低光的吸收損耗，如采用倒金字塔結(jié)構(gòu)；控制和改變自發(fā)輻射，通常采用諧振腔或光子晶體等結(jié)構(gòu)；采用表面粗糙方法，使光在粗糙的半導(dǎo)體和空氣界面發(fā)生漫射，增加其投射的機會等。隨著亮度要求不斷的提高，現(xiàn)有技術(shù)已不能滿足要求。

鑒于此，實有必要提供一種提高芯片亮度的方法，以制備出一種高效出光發(fā)光二極管芯片。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管芯片及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管芯片亮度不高的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片的制造方法，所述發(fā)光二極管芯片的制造方法至少包括以下步驟：

1)提供一基板，所述基板自下而上依次包括襯底、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層；

2)對所述基板進(jìn)行部分刻蝕，在所述基板中形成一凹陷區(qū)域，所述凹陷區(qū)域底部到達(dá)所述N型半導(dǎo)體層中；

3)在步驟2)形成的結(jié)構(gòu)上沉積光反射層，并對所述光反射層進(jìn)行刻蝕，在所述P型半導(dǎo)體層上形成P電極區(qū)光反射層、在所述凹陷區(qū)域的N型半導(dǎo)體層上形成N電極區(qū)光反射層，然后進(jìn)行退火處理；

4)在其余P型半導(dǎo)體層及所述P電極區(qū)光反射層上形成透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層覆蓋所述P電極區(qū)光反射層；

5)在所述透明導(dǎo)電層上制作P電極及P電極引線，在所述凹陷區(qū)域的N型半導(dǎo)體層上制作N電極及N電極引線；所述P電極與所述P電極區(qū)光反射層相對，所述N電極覆蓋所述N電極區(qū)光反射層并與N型半導(dǎo)體層接觸。

可選地，所述P電極與所述P電極區(qū)光反射層在水平面上的投影面積百分比為x₁，其中80％≤x₁≤190％，所述N電極區(qū)光反射層與所述N電極在水平面上的投影面積百分比為y₂，其中50％≤y₂≤80％。

可選地，于所述步驟3)中沉積光反射層之后、進(jìn)行退火處理之前，還包括在所述P型半導(dǎo)體層上形成P電極引線區(qū)光反射層、在所述凹陷區(qū)域的N型半導(dǎo)體層上形成N電極引線區(qū)光反射層的步驟；于所述步驟5)中，所述P電極引線與所述P電極區(qū)光反射層相對，所述N電極引線與所述N電極連接的前段部分形成于所述N電極區(qū)光反射層上，后段部分形成于所述N型半導(dǎo)體層上。

可選地，所述P電極引線與所述P電極引線區(qū)光反射層在水平面上的投影面積百分比為x₂，其中80％≤x₂≤190％；位于所述N電極引線區(qū)光反射層上的N電極引線與所述N電極引線區(qū)光反射層在水平面上的投影面積百分比為y₁，其中50％≤y₁≤80％。

可選地，所述光反射層的厚度范圍是600～8000埃。

可選地，所述退火處理的溫度范圍是300～600℃，時間范圍是5～30min，氣氛為氮氣或氧氣。

可選地，所述光反射層的材料為SiO₂或Si₃N₄。