[發明專利]一種LED芯片及其加工工藝

在審

• 申請號: 201310501616.2
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103515504A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 馮亞萍;張溢;金豫浙;李佳佳;李志聰;孫一軍;王國宏
• 申請（專利權）人: 揚州中科半導體照明有限公司
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/00
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明屬于半導體光電子器件制造技術領域，具體涉及一種氮化物基底發光二極管（LED）制造過程中N電極焊盤和金屬擴展電極的制作技術。

背景技術

近年來，氮化物基底LED芯片技術有了突飛猛進的發展，被廣泛地應用于顯示屏、背光以及照明等眾多領域，同時這些應用也對LED芯片的亮度、發光效率也提出了越來越高的要求。隨著氮化物基底LED外延生長技術和多量子阱結構的發展，氮化物基底LED的內量子效率已有了非常大的提高，但LED芯片的外量子效率始終沒有得到很好的改善，如何通過調整芯片結構來改善器件外量子效應成為人們關注的焦點。

眾所周知，傳統LED芯片工藝是采用感應耦合等離子體的方式刻蝕去除一側橫向的部分P型氮化物、量子阱，暴露N型氮化物便于制作N型接觸，如圖1所示。這種方式導致管芯一側的P型氮化物和量子阱被大面積破壞，致使該區域無法發光。這樣就導致管芯的有效發光面積縮小，大大影響了管芯的亮度，以尺寸為10mil×23mil的管芯為例，為了封裝的可靠性，電極焊盤的面積一般為金線直徑的2倍，所以焊盤的直徑通常為80μm，即N電極焊盤損失的發光面積占管芯有效發光面積的7%左右。同時現有LED芯片PN焊盤所使用的材質為反射率較差的金屬材料，這些材料對藍綠光的吸收較大，影響了LED芯片的光提取效率，同時也會影響芯片的熱穩定性。且芯片封裝過程中，采用現有工藝，不可避免的造成PN電極焊盤之間存在明顯的高度差異，如果?P、N焊盤焊線壓力控制不當，容易破壞芯片表面、增加管芯的漏電、甚至死燈。

因此如何減少因制作PN電極焊盤而造成發光面積損失，增加LED芯片的有效發光面積，提高管芯的打線可靠性是人們值得考慮的問題，同時也是本發明所要解決的問題。

發明內容

本發明目的是提出一種可有效增加LED芯片有效發光面積，提高芯片光提取效率和亮度的LED芯片結構。

本發明包括依次設置的襯底層、N型氮化物層、量子阱層和P型氮化物層，還包括N金屬擴展電極、P電極焊盤和N電極焊盤，其特征在于所述P電極焊盤和N電極焊盤分別設置在P型氮化物層外，所述P電極焊盤和N電極焊盤設置在同一高度上，所述N金屬擴展電極的部分或全部與N型氮化物層直接接觸。

本發明P電極焊盤和N電極焊盤位于P型出光面之上，且高度相同；金屬擴展電極部分的或者全部的與N型氮化物接觸，主要作用是：（1）這種芯片結構，不需要破壞N電極焊盤和部分金屬擴展電極下方的P型氮化物和量子阱，電子空穴在N電極焊盤和部分金屬擴展電極下方仍然可以進行復合放出光子，為電子空穴提供了更多的復合發光區域；（2）采用反射特性好的金屬材料體系，N型電極焊盤和部分金屬擴展電極下方的電子空穴對復合放出光子后，經過金屬層的反射從器件的表面逸出，可以提高了芯片的亮度和出光效率；同時減少電極焊盤及金屬擴展電極吸光而產生的熱量，提高管芯的熱可靠性；（3）P電極焊盤和N電極焊盤均位于P型出光面之上，大大減小了PN電極焊盤的高度差異，方便打線，提高封裝工藝的穩定性。

總之，本發明可以大大增加LED芯片的有效發光面積，減少N電極焊盤和金屬擴展電極對光的吸收，提高芯片的亮度和發光效率。

本發明的另一目的是提出以上LED芯片的制作方法。

本發明包括外延基片的準備：在襯底層之上依次制作N型氮化物層、量子阱層和P型氮化物層；還包括以下步驟：

1）對外延片基片上的P型氮化物層進行刻蝕，去除外延片基片上部分區域的P型氮化物層和量子阱層，裸露出N型氮化物層；所述刻蝕方法可以是感應耦合等離子體刻蝕方法，或電子回旋共振刻蝕方法，或反應離子刻蝕方法。

2）在設計的P型電極焊盤區域下面制作電流阻擋層：使用PECVD的生長方法在基片表面生長絕緣物質；然后刻蝕去部分絕緣物質，保留P型電極焊盤區域下面絕緣物質作為電流阻擋層，保留N型電極焊盤和擴展電極與P型氮化物層直接接觸的絕緣物質作為絕緣層，保留P型氮化物和量子阱側壁的絕緣物質作為絕緣層；

3）使用蒸鍍或濺射的方法在步驟2所得的基片表面沉積ITO薄膜，然后采用光刻的方法制成電流擴展層，并進行合金，使得ITO薄膜與P型氮化物層形成歐姆接觸；可降低P電極的接觸電壓，從而降低器件的工作電壓。

4）采用電子束蒸發的方法在步驟3所得基片表面蒸鍍金屬層，剝離后部分金屬層后，形成P型電極焊盤、N型電極焊盤和N金屬擴展電極。

本發明的制作工藝簡單，穩定可靠，方便打線，能夠減少N型氮化物層的暴露面積，從而增加有效發光面積，提高氮化物基底LED芯片的亮度和光提取效率。