Led芯片及包含其的发光二极管的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种LED芯片及包含其的发光二极管。该LED芯片包括外延层和设置在外延层上的透明导电层，以及设置在透明导电层上的电极，部分电极穿透透明导电层与外延层相连。本实用新型通过将部分电极穿透透明导电层与外延层相连，使部分电极与外延层之间的粘附力增强，从而减少了金属电极从透明导电层上脱落的几率；而且利于部分电极与外延层之间形成肖特基接触，起到了电流阻挡层的作用，便于电流扩散到透明导电层区域，从而提高LED芯片的亮度。本实用新型这种结构的LED芯片制作工艺简单，成本低廉，技术成熟，能够在不增加成本同时提高亮度，进而提高产品的可靠性，适合批量生产。
【专利说明】LED芯片及包含其的发光二极管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体【技术领域】，具体而言，涉及一种LED芯片及包含其的发光二极管。
【背景技术】
[0002]随着第三代半导体技术的蓬勃发展，半导体照明以节能、环保、亮度高、寿命长等优点，成为社会发展的焦点，也带动了整个行业上中下游产业的方兴未艾。GaN基LED芯片是半导体照明的“动力”，近年来性能得到大幅提升，生产成本也不断降低，为半导体照明走进千家万户做出突出贡献。
[0003]近年来提出了减薄透明导电层，并使用溅射(sputter)机台，反应等离子沉积(RPD)机台等设备制作透明导电层，实现提升LED芯片发光效率的目的。目前溅射机台，RPD蒸镀机台等设备制作的透明导电层与金属电极之间的粘附力偏低，容易出现金属电极脱落的问题。
[0004]目前，还没有很好方法的解决溅射ITO或RPD蒸镀ITO与金属电极粘附力问题，出现金属电极脱落都是进行返工处理，重新制作ITO层与金属电极。因此，仍需要对现有技术进行改进，以减少金属电极的容易脱落的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型旨在提供一种LED芯片及包含其的发光二极管，以改善现有技术中LED发光二极管中电极容易脱落的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种LED芯片，包括外延层和设置在外延层上的透明导电层，以及设置在透明导电层上的电极，部分电极穿透透明导电层与外延层相连。
[0007]进一步地，上述透明导电层中设有多个通孔，电极上设有多个凸出部，其中，一个凸出部对应地插入一个通孔与外延层相连。
[0008]进一步地，上述LED芯片包括设置在外延层上的焊盘以及以焊盘为端点向外延伸的多条电极。
[0009]进一步地，各条电极下方的透明导电层中均设置通孔。
[0010]进一步地，各条电极下方的透明导电层中均设有一个通孔组，且每个通孔组沿其上方的电极的延伸方向依次排布有多个通孔。
[0011]进一步地，在每个通孔组中相邻两个通孔之间的距离为5?50 μ m。
[0012]进一步地，各通孔沿垂直于电极延伸方向的最大宽度大于其上方的电极的宽度。
[0013]进一步地，通孔为圆形、方形、矩形、菱形、椭圆形、三角形、平行四边形、梯形或六边形。
[0014]进一步地，上述外延层为GaN基外延层，上述透明导电层的材料为氧化铟锡。
[0015]根据本实用新型的另一方面，提供了一种发光二极管，由上述任一种LED芯片制作而成。
[0016]应用本实用新型的技术方案，通过将部分电极穿透透明导电层与外延层相连，使部分电极与外延层之间的粘附力增强，从而减少了金属电极从透明导电层上脱落的几率；而且利于部分电极与外延层之间形成肖特基接触，即起到电流阻挡层的作用，便于电流扩散到透明导电层区域，从而提高LED芯片的亮度。本实用新型这种结构的LED芯片制作工艺简单，成本低廉，技术成熟，能够在不增加成本的同时提高亮度，并提高产品的可靠性，适合批量生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1是本实用新型一种典型实施例的剖面示意图；以及
[0019]图2是本实用新型一种优选实施例的俯视图。
【具体实施方式】
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0021]为了改善【背景技术】部分所提到的现有技术中金属电极容易脱落的问题，本实用新型提供了一种LED芯片，如图1所示，包括外延层I和设置在外延层I上的透明导电层2，以及设置在透明导电层2上的电极3，部分电极3穿过透明导电层2与外延层I相连。
[0022]本实用新型的上述LED芯片，通过将部分电极3穿透透明导电层2与外延层I相连，使部分电极3与外延层I之间的粘附力增强，从而减少了金属电极3从透明导电层2上脱落的几率；而且利于部分电极3与外延层I之间形成肖特基接触，即起到电流阻挡层的作用，便于电流扩散到透明导电层2区域，从而提高LED芯片的亮度。本实用新型这种结构的LED芯片制作工艺简单，成本低廉，技术成熟，能够在不增加成本同时提高亮度，进而提高产品的可靠性，适合批量生产。
[0023]为了使电极3与外延层I之间的粘附力更强，在本实用新型一种优选的实施例中，上述透明导电层2中设有多个通孔21，电极3上设有多个凸出部31，如图2所示，其中，一个所述凸出部31对应地插入一个所述通孔21与所述外延层I相连。通过多个电极3的凸出部31透过透明导电层2上的多个通孔21与外延层I相连，使得电极3与外延层I之间的粘附得更紧，不容易脱落。
[0024]上述LED芯片除了包括衬底和发光外延层I外，还包括设置在外延层I上的焊盘4以及以焊盘4为端点向外延伸的多条电极3。这种焊盘4和电极3的设置方式具有使电极3与外延层I的粘附力分散相对更均匀，避免部分电极3脱落的现象。
[0025]本实用新型基于增强金属电极3与透明导电层2下方的外延层I的粘附力考虑，在上述外延片上沉积透明导电层2时，除了通过光刻、刻蚀等步骤将外延层I上表面的导电物质去除外，同时在多条电极3中每条电极3下方的透明导电层2上设置通孔21，使得其上方的电极3具有填充上述通孔21的凸出部31。即金属电极3通过其凸出部31与外延层I相连，从而增强粘附力，减少电极3的脱落。而且，金属电极3凸出部31与外延层I相连的部分形成了肖特基接触，起到了电流阻挡层的作用，减少金属电极3下方的复合发光，将电流扩散到凸出部31两侧的透明导电层2，克服电流拥挤效应，增加透明导电层2下方的复合发光，提高光取出效率，增加LED芯片发光效率。
[0026]为了进一步增强各条电极3与外延层I之间的粘附力，在本实用新型一种优选的实施例中，上述各条电极3下方的透明导电层2中均设有一组通孔21组，且每组通孔21组沿其上方的电极3的延伸方向依次排布有多个通孔21。通过沿电极3延伸方式设置多个通孔21，使每一条金属电极3与外延层I之间的粘附力更强。
[0027]为了使电极3与外延片的粘附力相对均匀地分布在各电极3上，在本实用新型中，优选每组通孔21组中相邻两个通孔21之间的距离为5?50 μ m。将通孔21的间距控制在上述范围内既能实现增加粘附力的作用，又使得相邻通孔21中间的透明导电层2受两边电流阻挡层的影响而透光率增强，进而使得整个透明导电层受电流阻挡层影响而出光率增强。
[0028]在本实用新型又一种优选的实施例中，上述各通孔21沿垂直于电极3延伸方向的最大宽度大于其上方的电极3的宽度。这种通孔21宽度的设置方式具有方便制作，便于检测，提升粘附力明显，电流阻挡效果好等优点。
[0029]上述通孔21的形状不限，无论是圆形、方形、矩形、菱形、椭圆形、三角形、平行四边形、梯形或六边形，只要能够使金属电极3透过透明导电层2与外延层I相连接，从而增强电极3与透明导电层2或外延层I之间的粘附力即可，优选通孔21的形状为圆形。
[0030]上述LED芯片的外延层I，根据其透明导电层2材料的不同，可以由比其透明导电层2对常用的金属电极3粘附力强的任何材料制成。比如，由蓝宝石衬底和依次设置在该衬底上的N型GaN层、有源区量子阱层及P型GaN层所组成的GaN基外延层I。
[0031]在本实用新型另一种典型的实施方式中，提供了一种发光二极管，该发光二极管由上述任一种LED芯片制作而成。这种发光二极管的金属电极3不易脱落，且具有更高的发光亮度。
[0032]下面以图1所示的LED外延层，来说明本实用新型的LED芯片的制作方法。需要说明的是，适用于本实用新型的LED外延层除了图1所示的结构外，也可以是市售的外延层。在市售外延层上形成具有通孔结构的透明导电层及与通孔结构对应形成的具有凸出部的电极时，可以根据市售外延层上的电极的具体结构和形状，相应地调整通孔的形状、大小以及相邻通孔之间的距离。
[0033]图1所示的外延层1，包括衬底11，形成于衬底11顶面上的N型GaN层12，形成于N型GaN层12顶面上的量子阱层13，形成于量子阱层13顶面上的P型GaN层14。
[0034]首先，上述衬底为PSS蓝宝石衬底11彻底清洗外延层I ;清洗后采用电子束蒸发或者溅射(sputter)的方式沉积透明导电层2，其中透明导电层2材料是氧化铟锡(ITO)，也可以是氧化镍金或者掺杂氧化锌。
[0035]然后，通过黄光光刻、湿法蚀刻等步骤露出P_GaN14，同时在后续工艺中将要沉积P电极3下方的透明导电层2区域间断性凿开圆形通孔21，其直径为8 μ m，通孔21之间的间距为10 μ m。其中，刻蚀的方式可以是干法刻蚀，也可以是湿法刻蚀。
[0036]接着，通过黄光光刻、电感偶和等离子体(ICP)刻蚀、去胶清洗等步骤制造出的发光区台面，露出N型GaN12 ;将透明导电层2与P型GaM退火，形成欧姆接触；其中退火方式可以是普通炉管退火，也可以是快速退火(RTA)或者是电磁波退火。
[0037]下一步，使用离子源辅助沉积或者等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积绝缘钝化层5，并经过光刻、湿法腐蚀、去胶清洗等步骤使得用于分布P型电极3、P型焊盘4、N型电极6及N型焊盘7的位置露出；进而通过扫胶、沉积、剥离等方式制作P型电极3、P型焊盘4、N型电极6及N型焊盘7。其中，P型电极、P型焊盘、N型电极及N型焊盘的材料是Cr/Pt/Au/ 或者 Ni/AI/Cr/Ni/Au。
[0038]最后，将P型电极3、N型电极6金属与GaN半导体在高温炉管中进行退火处理即可得到本实用新型的LED芯片。
[0039]从上述描述中可以看出，本实用新型的LED芯片通过将部分电极穿透透明导电层与外延层相连，使部分电极与外延层之间的粘附力增强，从而减少了金属电极从透明导电层上脱落的几率；而且利于部分电极与外延层之间形成肖特基接触，即起到电流阻挡层的作用，便于电流扩散到透明导电层区域，从而提高LED芯片的亮度。本实用新型这种结构的LED芯片制作简单，成本低廉，技术成熟，能够在不增加成本的同时提高亮度，并提高产品的可靠性，适合批量生产。
[0040]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种LED芯片，包括外延层(I)和设置在所述外延层(I)上的透明导电层(2)，以及设置在所述透明导电层(2)上的电极(3)，其特征在于，部分所述电极(3)穿透所述透明导电层(2)与所述外延层(I)相连。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述透明导电层(2)中设有多个通孔(21)，所述电极(3)上设有多个凸出部(31)，其中，一个所述凸出部(31)对应地插入一个所述通孔(21)与所述外延层(I)相连。
3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片包括设置在所述外延层(I)上的焊盘⑷以及以所述焊盘为端点向外延伸的多条所述电极(3)。
4.根据权利要求3所述的LED芯片，其特征在于，各条所述电极(3)下方的所述透明导电层(2)中均设置有所述通孔(21)。
5.根据权利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各条所述电极(3)下方的所述透明导电层(2)中均设有一个通孔组，且每个所述通孔组沿其上方的所述电极(3)的延伸方向依次排布有多个所述通孔(21)。
6.根据权利要求5所述的LED芯片，其特征在于，在每个所述通孔组中相邻两个所述通孔(21)之间的距离为5?50 μ m。
7.根据权利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各所述通孔(21)沿垂直于所述电极(3)延伸方向的最大宽度大于其上方的所述电极(3)的宽度。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述通孔(21)为圆形、方形、矩形、菱形、椭圆形、三角形、平行四边形、梯形或六边形。
9.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述外延层(I)为GaN基外延层，所述透明导电层(2)的材料为氧化铟锡。
10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管由上述权利要求1至9中任一项所述的LED芯片制作而成。
【文档编号】H01L33/62GK204029866SQ201420366932
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】袁章洁, 汪延明 申请人:湘能华磊光电股份有限公司