[發明專利]一種高亮度LED芯片結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710193034.0
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106848019B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 周智斌
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L23/60;H01L33/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 歐穎;吳婷

本發明提供了一種高亮度LED芯片結構及其制備方法，該高亮度LED芯片在厚度方向依次包括襯底、緩沖層、N?GaN層、量子阱層及P?GaN層，N?GaN層為包括上臺階部和下臺階部的臺階型結構，量子阱層及P?GaN層依次設置在上臺階部上方，下臺階部的N?GaN上直接設置有N區圍壩結構，其中N區圍壩結構中間區域設置有N電極、P?GaN層上設置有P電極，N區圍壩結構為一端由N?GaN層的下臺階部封閉的空心的柱體狀，且在其朝向P電極的一側不留缺口或留有用于電流流出的缺口，圍壩結構高度為0.7um～5um，且大于等于其所包圍的N電極高度，N區圍壩結構為含GaN的結構，其寬度為4um～40um。本發明的LED芯片結構制作方法簡單，有利于提高芯片亮度，同時不會出現由于LED芯片擠金現象而造成的安全問題。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別的，涉及一種高亮度LED芯片結構及其制備方法。

背景技術

半導體是指常溫下其導電性能介于絕緣體和導體之間的一種材料，具有很高的經濟價值和發展前景。常見的半導體材料有GaN、硅、鍺等等。其中GaN材料是一種六角纖鋅礦結構，具有禁帶寬度大、耐高溫、耐強酸堿、高電子漂移飽和速度以及化學性能穩定等優勢。目前GaN已經成為第三代半導體材料的重要組成部分，其中GaN基材料制作的藍光、綠光等半導體器件在日常生活中廣泛應用，在未來具有非常廣泛的應用市場和商業前景。

由于芯片制作過程中采用Au來制作金屬電極，在芯片封裝過程中N電極很容易出現擠金的現象，從而影響燈珠的可靠性以及芯片的亮度。到目前為止，芯片廠商一般采用PAD合金的方法來解決此類問題，但是效果很一般，在封裝完成后還是存在安全隱患，因而不能完全杜絕此類芯片擠金異常的現象；部分LED芯片N電極周邊可能覆蓋有鈍化層，但由于鈍化層太薄，沒法承受LED芯片封裝對N電極所帶來的擠壓作用，因而也避免不了芯片擠金現象的產生。

因此，設計出高亮度且安全可靠的LED產品是目前急需解決的核心問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種高亮度LED芯片結構及其制備方法，以解決現有技術中由于N電極的擠金現象造成LED芯片亮度不高且存在安全隱患的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種高亮度LED芯片結構，

所述LED芯片在厚度方向依次包括襯底、外延層和電極，且所述外延層包括緩沖層、N-GaN層、量子阱層及P-GaN層，N-GaN層為包括上臺階部和下臺階部的臺階型結構，量子阱層及P-GaN層依次設置在所述上臺階部上方，所述下臺階部的N-GaN上設置有N區圍壩結構，所述電極包括設置在所述N區圍壩結構中間區域的N電極和設置在P-GaN層上的P電極，

所述N區圍壩結構為一端由所述N-GaN層的下臺階部封閉的空心的柱體狀，所述圍壩的側壁上不留缺口或留有用于電流流出的缺口，所述圍壩結構高度為0.7um～5um，且N區圍壩結構的高度大于等于其所包圍的N電極高度，N區圍壩結構的寬度為4um～40um，所述N區圍壩結構為含GaN的結構。

本發明中，所述N區圍壩結構空心處的橫截面形狀為矩形、圓形、橢圓形以及任何多邊形的一種，優選所述N區圍壩結構的高度大于其所包圍的N電極高度。

本發明中，所述P-GaN層上方設有電流阻擋層，所述電流阻擋層和所述P-GaN層上方設有電流擴展層，所述LED芯片結構還包括一沉積于所述芯片表面的鈍化層；包括所述襯底以及含緩沖層、N-GaN層、量子阱層、P-GaN層的外延層的總厚度為4um～10um，所述電流阻擋層的厚度為所述電流擴展層的厚度為所述鈍化層的厚度為所述P電極和N電極厚度為0.7um～5um。

本發明中，N區圍壩結構上的缺口朝向P電極一側，且所述缺口的長度為N區圍壩結構內壁周長的1/3以內，優選在1/10以內。

本發明中，所述圍壩結構的底部與N-GaN層的結構相同，圍壩結構的上部可選地與電流阻擋層、P-GaN層、量子阱層或N-GaN層的結構相同。