Led芯片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体领域，尤其涉及一种LED芯片及制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件，氮化镓基发光二极管作为固态光源一经出现便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点，并且以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGalnN)为主的II1- V族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7?6.2eV，覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。
[0003]氮化镓基LED芯片通常采用蓝宝石作为衬底，由于蓝宝石衬底的导电性能非常差，所以难以制作垂直结构电极的芯片，如图1所示，通常采取的方式是制作同侧电极结构的芯片，即P电极9和N电极10位于衬底1的同一侧，但现有同侧电极结构的LED芯片存在电流分布不均匀的缺点，影响LED的发光效率和其它光电性能。改善同侧电极结构的LED芯片电流分布不均匀缺陷，是提高氮化镓LED发光性能的重要因素之一。
【发明内容】
[0004]本发明为改善现有LED芯片电流分布不均匀的缺陷，提供一种LED芯片及其制作方法，可增强LED芯片电流的横向流动，提高电流分布的均匀性，改善LED芯片的发光性能。
[0005]本发明提供一种LED芯片，包括:衬底；在衬底上依次形成的缓冲层、N型半导体层、部分覆盖N型半导体层的发光层和形成在发光层上的P型半导体层，所述N型半导体层未被发光层覆盖的区域为N电极安装区；所述N电极安装区设有台阶，所述台阶包括第一台面、高度低于第一台面的第二台面及第一台面和第二台面之间的台阶侧面；P电极和N电极，所述P电极形成在P型半导体层之上，所述N电极形成在第二台面上，并且与台阶侧面相接触。
[0006]本发明在N型半导体层的N电极安装区制作台阶结构，然后在台阶结构上形成N电极，和传统同侧电极结构的LED芯片相比，使N电极与N型半导体层侧壁接触，增强了电流的横向流动，提高了电流分布的均匀性，有效改善LED芯片的发光性能。
[0007]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0008]图1是现有技术LED芯片的结构意图；
图2是本发明实施例中LED芯片的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例的LED芯片的结构示意图；
图4是本发明又一个实施例的LED芯片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0010]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0011]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0012]如图2所示，本发明提供一种LED芯片，包括:
衬底1 ;在衬底1上依次形成的缓冲层2、N型半导体层3、部分覆盖N型半导体层3的发光层5和形成在发光层5上的P型半导体层7，所述N型半导体层3未被发光层5覆盖的区域为N电极安装区；所述N电极安装区设有台阶30，所述台阶30包括第一台面31、高度低于第一台面31的第二台面32及第一台面31和第二台面32之间的台阶侧面33 ；
P电极9和N电极10，所述P电极9形成在P型半导体层7之上，所述N电极10形成在第二台面32上，并且与台阶侧面33相接触。
[0013]本发明在N型半导体层的N电极安装区制作台阶结构，在台阶结构上形成N电极，和传统同侧电极结构的LED芯片相比，使N电极与N型半导体层侧壁接触，增强了电流的横向流动，提高了电流分布的均匀性，有效改善LED芯片的发光性能。
[0014]从图2中看出，在台阶的第二台面32上形成N电极10，并且N电极与台阶侧面33接触，这样N电极10仅与N型半导体层3的下表面和N型半导体层3的侧壁接触，没有了从N型半导体层3的上表面到P电极之间的电流流通捷径，电流优先从台阶侧面33流过，所以对电流具有更好的扩展作用，增强了电流的横向流动，提高了电流分布的均匀性，有效改善LED芯片的发光性能。
[0015]根据实际需要，所述N电极10可部分或完全掩盖台阶侧面，即N电极10的高度低于或高于第一台面31，优选地，N电极10完全掩盖台阶侧面33，这样电流的横向流动效果好，可有效提高LED芯片电流分布的均匀性。
[0016]在本发明的另一实施例中，N电极安装区至少设有二个台阶30，形成在台阶30上的N电极10与每个台阶侧面33相接触。如图3所示，在N电极安装区设有二个台阶30，N电极10与每个台阶侧面33相接触，并且完全掩盖每个台阶侧面33。如此，同样可增强电流的横向流动，改善LED芯片的发光性能。
[0017]本发明实施例中，所述衬底1为平面衬底或图形化衬底，优选图形化衬底，有益于生长较好质量的外延层，可以有效减少外延层的位错密度，从而减小发光层4的非辐射复合，提高内量子效率，提高LED芯片性能。图形化衬底具有周期性排列的凹槽，一般采用湿法蚀刻或者干法蚀刻的方法对衬底进行图形化，其中凹槽的宽度为2~8微米，凹槽的深度为1.5飞微米，两凹槽之间的凸起宽度为2~10微米。衬底1的材料可为蓝宝石、硅(Si)、碳化硅(SiC)或氧化锌(ZnO)等。
[0018]图形化衬底也可采用表面凸起是周期性排列或者非周期性排列的正方形、六边形或圆形等结构，当图形化衬底为周期性排列的正方形、六边形或圆形等结构时，相邻两凸起图形之间的间距不超过8微米。
[0019]所述缓冲层2为GaN层，N型半导体层3为N型GaN层，P型半导体层7为P型GaN层。
[0020]所述发光层5为InGaN/GaN多量子阱层，量子阱的结构为InxGai xN/GaN (0 < x< l);InxGai XN阱层的厚度为2~3纳米，GaN垒层的厚度为8~15纳米，多量子阱层的周期为1到10个周期。
[0021]所述P电极9为Ti/Au合金,也可以是N1、Au、Al、T1、Pd、Pt、Sn、Cr中任意两种或多种金属的合金，P电极9的厚度为20(Tl000nm。所述N电极10为Ti/Al合金，也可以是T1、Al、Au、Pt、Sn中两种或多种金属的合金，N电极10的厚度为20(T2000nm。
[0022]如图4所示，在本发明的又一实施例中，所述LED芯片还包括形成在P型半导体层7上的导电层8，此时，P电极9形成在导电层8上。导电层8的厚度为l~1000nm，导电层8一般为 IT0 层，也可是 CT0(Cd2Sn04)、ZnO:Al、Ni/Au、Ni/Pd/Au、Pt/Au 等合金中的一种。
[0023]优选地，所述缓冲层2包括:氮化镓成核层21和形成在氮化镓成核层21之上的本征氮化镓层22。其目的在于，为后续外延层的生长提供良好的基础，减少晶体缺陷的产生。
[0024]优选地，所述LED芯片还包括形成在发光层5和P型半导体层7之间的电子阻挡层6，一般为AlGaN阻挡层。电子阻挡层6能够有效的阻挡电子从有源区溢出，从而增加有源区电子的数量，提高发光层5中载流子复合效率，提升LED芯片发光效率。
[0025]本发明还提供一种LED芯片的制作方法，包括以下步骤:
51、提供衬底1，在衬底1上依次形成缓冲层2、N型半导体层3、发光层5、P型半导体层
7 ；
52、在P型半导体层5的部分区域进行刻蚀形成裸露出N型半导体层3的N电极安装区；
53、在N型半导体层3上的N电极安装区刻蚀形成台阶30，所述台阶30包括第一台面31、高度低于第一台面31的第二台面32及第一台面31和第二台面32之