[發明專利]垂直結構的薄膜LED芯片、微型LED陣列及其制備方法

在審

• 申請號: 202210106765.8
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114447176A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 郝茂盛;陳朋;袁根如;張楠;馬艷紅;閆鵬;馬后永
• 申請（專利權）人: 上海芯元基半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/40;H01L33/44;H01L33/46;H01L27/15;H01L33/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

本發明提供一種垂直結構的薄膜LED芯片，包括：外延發光結構，具有相對的第一主面和第二主面，包括依次堆疊的N型外延層、發光層和P型外延層，外延發光結構具有貫穿至所述N型外延層表面的第一臺階結構；N電極，設置于所述N型外延層的第一臺階結構上，N電極包括主體部和延伸部，并且所述N電極通過所述主體部與所述第一臺階結構的上表面形成電性接觸，所述延伸部圍繞所述N型外延層的側壁形成；和P電極，所述P電極設置于所述外延發光結構的第一主面上。本發明還提供一種微型LED陣列。所述薄膜LED芯片可以解決現有芯片結構中四周邊緣的電流擴展均勻性較差，提高了芯片的電流擴展均勻性及反射有效面積，從而最大程度地提高了芯片的出光效率。

技術領域

本發明屬于半導體器件及制造領域，尤其是涉及一種垂直結構的薄膜LED芯片。

背景技術

發光二極管(LED)具有體積小、效率高和壽命長等優點，在交通指示、戶外全色顯示等領域有著廣泛的應用。尤其是利用大功率發光二極管可能實現半導體固態照明，引起人類照明史的革命，從而逐漸成為目前電子學領域的研究熱點。

現有的LED芯片根據電極的位置可以分為：倒裝型芯片結構、垂直型芯片結構及正裝型芯片結構。其中，垂直型LED芯片結構中，兩個電極位于外延層的上下兩端，此種芯片結構中電流分布均勻，發光面積大并且亮度較高。然而，垂直型薄膜LED芯片的制造工藝相對復雜且技術要求較高，造成芯片的良率偏低。隨著LED芯片尺寸持續縮減，進一步增加了薄膜芯片規模化生產的難度以及成本。另外，現有的LED結構的光側漏也較為嚴重，導致出光效率降低。

因此，提供一種垂直型薄膜LED芯片的改良結構，已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種垂直結構的薄膜LED芯片，用于解決現有技術中薄膜芯片局部區域電流擴展效應仍比較差、尤其是LED芯片的四周邊緣位置的四周邊緣電流不均勻、以及芯片漏電、制造工藝較為復雜，良率和可靠性有待提高等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種垂直結構的薄膜LED芯片，所述薄膜 LED芯片包括：外延發光結構，所述外延發光結構具有相對的第一主面和第二主面，包括依次堆疊的N型外延層、發光層和P型外延層，所述外延發光結構具有貫穿至所述N型外延層表面的第一臺階結構；電極結構，所述電極結構包括N電極，所述N電極設置于所述N型外延層的第一臺階結構上，所述N電極包括主體部和延伸部，并且所述N電極通過所述主體部與所述第一臺階結構的上表面形成電性接觸，所述延伸部圍繞所述N型外延層的側壁形成；和P電極，所述P電極設置于所述外延發光結構的第一主面上，所述P電極形成為反射電極以使所述薄膜LED芯片具有N面出光的結構。

可選地，所述外延發光結構還包括覆蓋所述第一臺階結構上表面和側壁的N面歐姆接觸層，所述第一臺階結構圍繞所述外延發光結構形成。

可選地，所述N電極設置于所述N面歐姆接觸層上，所述N電極的主體部和延伸部藉由所述第一臺階結構整體形成為環狀。

可選地，所述N型外延層包括本征外延部分和位于所述本征外延部分與所述發光層之間的N型摻雜部分，所述N電極和的主體部與設置于所述第一臺階結構上表面的所述N型摻雜部分形成電性接觸。

可選地，所述外延發光結構還包括一P面歐姆接觸層，所述P面歐姆接觸層設置于所述 P型外延層的部分表面上以構成第二臺階結構。

可選地，所述P電極包括第一反射層，所述第二反射層設置于所述P面歐姆接觸層上，且所述第二反射層包括多層結構的金屬反射層。

可選地，所述N電極包括第二反射層，所述第一反射層包括金屬反射層或金屬介質復合反射層中的一種。