[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310476571.8
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN104576872A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐化勇;徐現(xiàn)剛;徐明升;沈燕
• 申請（專利權(quán)）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/42
• 分類號: H01L33/42;H01L33/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片及其制作方法，屬于半導(dǎo)體發(fā)光二極管領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，發(fā)光二極管（Light?emitting?diode，簡稱LED）作為一種新型光源在社會生活各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，例如戶外顯示、儀表指示、一般照明等。

現(xiàn)有LED結(jié)構(gòu)包括襯底110，p型半導(dǎo)體層111，活性層112，n型半導(dǎo)體層113，p電極114和n電極115，當(dāng)在p電極114和n電極115之間施加電壓時(shí)，電流從p電極114至n電極115，在活性層112進(jìn)行電光轉(zhuǎn)化。如圖1所示。由于p、n電極位于芯片同一側(cè)，導(dǎo)致芯片工作時(shí)，注入電流分布不均勻，影響LED的發(fā)光效率。另一種現(xiàn)有LED薄膜芯片，結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電襯底120，p型半導(dǎo)體層121，活性層122，n型半導(dǎo)體層123，p型半導(dǎo)體層121和導(dǎo)電襯底120之間有一p型接觸層126和一金屬粘合層127。p電極124和n電極125位于芯片的兩側(cè)。當(dāng)在p電極124和n電極125之間施加電壓時(shí)，電流垂直注入活性層122，如圖2所示。相對于圖1的芯片，其電流分布均勻性得到一定提高。但是，當(dāng)大電流通過時(shí)，越靠近n電極125的地方，流過的電流密度就越大，電流分布不均勻性越明顯。上述現(xiàn)有芯片有一個共同點(diǎn)，就是均需要借助n型半導(dǎo)體層來進(jìn)行電流的橫向擴(kuò)展。這就要求n型半導(dǎo)體層具有較大的厚度（一般超過2微米）以及較高的摻雜濃度（一般大于1E18每立方厘米）。這帶來一個新的問題：n型半導(dǎo)體層對光的吸收。為了減少n型半導(dǎo)體的吸收，將n型半導(dǎo)體層減薄或者降低半導(dǎo)體的摻雜濃度。但單獨(dú)采用這兩種方法都會降低n型半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力,進(jìn)而導(dǎo)致芯片工作時(shí)電流分布不均勻，降低芯片發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片及其制作方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片，其結(jié)構(gòu)從上往下依次包括透明導(dǎo)電層、n型半導(dǎo)體層、活性層、p型半導(dǎo)體層、p型接觸層、介質(zhì)絕緣層、鍵合金屬層、導(dǎo)電襯底、n電極；其中，所述透明導(dǎo)電層材料在該半導(dǎo)體二極管芯片發(fā)射光的波段內(nèi)的透過率超過90%；透明導(dǎo)電層是在生長n型半導(dǎo)體層的生長襯底去除之后沉積到n型半導(dǎo)體層上的；

在介質(zhì)絕緣層與鍵合金屬層之間設(shè)有n型接觸層，n型接觸層通過貫穿其上部各層的通孔直達(dá)n型半導(dǎo)體層中實(shí)現(xiàn)與n型半導(dǎo)體層接觸，實(shí)現(xiàn)n電極和n半導(dǎo)體層的電氣連接；或者所述通孔貫穿整個n型半導(dǎo)體層實(shí)現(xiàn)與透明導(dǎo)電層接觸；

芯片表面有窗口，p電極位于窗口區(qū)域，p電極與p型接觸層接觸，實(shí)現(xiàn)p電極和p型半導(dǎo)體層的電氣連接。

所述n型接觸層上的通孔內(nèi)表層沉積有n型接觸層材料。

所述n型接觸層上設(shè)有多個通孔。設(shè)計(jì)通孔數(shù)取決于芯片面積，進(jìn)一步優(yōu)選所述通孔之間的距離在50-200微米。所述通孔為圓形或方形的孔。通孔口徑盡量地小以減少發(fā)光面積的縮減。

所述透明導(dǎo)電層的具有低電阻和高透過率的特點(diǎn)，替代或者輔助n型半導(dǎo)體層進(jìn)行電流和橫向擴(kuò)展。優(yōu)選的，所述透明導(dǎo)電層材料為氧化銦錫（ITO）或氧化鋅，厚度為50～500納米。

n型半導(dǎo)體層厚度減薄至0.5～1微米，比常規(guī)減少一半以上；n型半導(dǎo)體層的摻雜濃度為1E17～1E19每立方厘米，進(jìn)一步優(yōu)選為1E17～1E18每立方厘米，比常規(guī)減少一半以上。其他各層的厚度和摻雜均按現(xiàn)有技術(shù)即可。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述n型半導(dǎo)體層和/或p型半導(dǎo)體層為Al，Ga，In，N四元材料體系或Al，Ga，In，P四元材料體系。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述p型接觸層為Ni、Ag、Al、Ti、Au、Pt之一或組合。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述n型接觸層為Cr、Ni、Al、Au、Ge、Ti之一或組合。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述n型接觸層為金屬疊層鉻/金。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述介質(zhì)絕緣層為氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅，厚度為0.1～1微米。

本發(fā)明采用常規(guī)外延生長半導(dǎo)體材料的方法：在生長襯底上依次外延生長n型半導(dǎo)體層、活性層、p型半導(dǎo)體層。其中n型半導(dǎo)體層的厚度減薄、摻雜濃度降低。結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)不同。

本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括以下步驟：

（1）在生長襯底上依次外延生長n型半導(dǎo)體層、活性層、p型半導(dǎo)體層。

（2）通過干法或濕法蝕刻技術(shù)在外延層上制作多個通孔，通孔的深度達(dá)到n型半導(dǎo)體層或者完全穿透外延層達(dá)到生長襯底。