[發明專利]一種新型發光二極管芯片及其制作方法

在審

• 申請號: 201410327536.4
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104064647A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 何鵬
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/02;H01L33/36;H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別地，涉及一種新型發光二極管芯片及其制作方法。

背景技術

目前，發光二極管(LED)芯片結構有正裝結構，垂直結構和倒裝焊結構，正裝結構由于LED芯片的電流積聚效應，即電流主要集中在電極正下方的發光層部分區域，橫向擴展比較小，電流分布很不均勻，導致局部電流密度過大，熱量過高，大大降低了芯片的使用效率和壽命。同時，在此區域電流密度最大，自然發光強度也最大，但此區域出射的光絕大部分會被正上方的不透明電極所遮擋吸收，導致LED的出光效率降低。

為了解決上述問題，行業內的普遍方法是在P型半導體層和P型電極之間直接鍍上一層絕緣介質作電流阻擋層。這樣雖然能夠減少電極下方的電流比例，在一定程度上增加電流的擴散性，但增加的電流阻擋層也勢必會吸收一部分的光線，降低發光二極管的出光效率。

因此，設計一種具有高的熱穩定性、電流擴散性好、出光效率高的發光二極管具有重要的意義。

發明內容

本發明的第一目的在于提供具有高的熱穩定性、電流擴散性好、出光效率高的發光二極管芯片，具體技術方案如下：

一種新型發光二極管芯片，包括N型半導體層、發光層、P型半導體層、透明導電層、P電極以及N電極，所述N型半導體層、發光層、P型半導體層以及透明導電層沿軸線方向由下至上依次設置；所述P電極設置在所述透明導電層上；所述N電極設置在所述N型半導體層上；

所述P型半導體層的上表面上設有凹槽，所述凹槽位于所述P電極的正下方；

所述凹槽在垂直于所述軸線上的橫截面的面積為所述P電極在垂直于所述軸線上的橫截面的面積的1.0-5.0倍，所述凹槽在軸線方向的深度為所述P型半導體層在軸線方向的厚度的0.1-0.8倍。

以上技術方案中優選的，所述凹槽在垂直于所述軸線上的橫截面的面積為所述P電極在垂直于所述軸線上的橫截面的面積的1.0-2.0倍，其表面粗糙度為0-100。

以上技術方案中優選的，所述凹槽在軸線方向的深度為100nm。

以上技術方案中優選的，所述P電極以及所述N電極的結構均為反射電極結構。

以上技術方案中優選的，所述反射電極結構為鎳/鋁或鎳/銀，其連接線為金屬線，其焊線的材質為金。

以上技術方案中優選的，所述透明導電層為氧化銦錫薄膜。

以上技術方案中優選的，還包括襯底、緩沖層以及保護層，所述緩沖層設置在所述N型半導體層的下方；所述襯底設置在所述緩沖層的下方；所述保護層設置在所述透明導電層的上方，所述P電極貫穿所述保護層設置。

以上技術方案中優選的，所述保護層為二氧化硅保護層。

使用本發明的新型發光二極管芯片具有以下技術效果：

(1)在P型半導體層的上表面上設有凹槽，凹槽位于P電極的正下方，通過溝槽的設計，破壞了P電極下的歐姆接觸，溝槽邊緣能夠對電流起到阻擋作用，降低電流向P電極積聚程度，能夠起到電流阻擋的作用，同時使P電極注入的電流橫向擴展到電極下方以外的發光區，減少了電流積聚在P電極下方時產生的熱量，能夠使P電極下方的電流擴散更均勻，提高了LED芯片的熱穩定性能的同時也能延長器件的使用壽命。

(2)本發明中凹槽的橫截面的尺寸與P電極的橫截面的尺寸之間以及凹槽的深度與P型半導體層的厚度均存在一定的倍數關系，結構設計合理，使得電流擴散均勻，整體熱穩定性好。

(3)本發明中P電極以及N電極的結構均采用反射電極結構，最好是鎳/鋁或鎳/銀結構，由金屬線連接，其焊線的材質為金，與現有的Cr/Pt/Au電極相比較，發光層發出的光發射到電極下面不會被下面的Cr吸收掉，因此，不會產生光損失，使用本發明的反射電極光會被反射回去，經過背面的DBR層或支架的反射效果，再反射出去，增加了出光效率。

(4)本發明中透明導電層采用氧化銦錫薄膜，提高導電性能。

(5)本發明中襯底、緩沖層以及保護層，整體結構完整；保護層的設計延長其使用壽命。

本發明的第二目的在于提供一種上述新型發光二極管芯片的制作方法，具體包括以下步驟：

步驟一：沿軸線方向，將所述緩沖層設置在所述襯底上，將所述N型半導體層設置在所述緩沖層上；將所述發光層設置在所述N型半導體層上，將所述P型半導體層設置在所述發光層上；