一种高效出光的GaN基LED芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体发光领域，特别是具有高效出光的N区结构GaN基LED芯片。
【背景技术】
[0002]GaN材料是第三代半导体材料，禁带宽度为3.4eV，由于它性质稳定，又是波长位于蓝紫光的直接带隙发光材料，因此是制造蓝紫光LED芯片的优质材料。随着外延生长技术和多量子阱结构的发展，GaN基LED的内量子效率已经有了非常大的提高，目前GaN基的内量子效率可达70%以上，但LED的外量子效率通常只有40%左右。所以进一步提高GaN基LED的外量子提取效率能提高LED出光效率和降低LED的使用成本。
[0003]然而影响GaN基的LED外量子效率的主要因素除了由于GaN材料与空气的折射率差较大导致光提取效率较低之外，金属电极对于光的吸收也非常严重。如图1所示，从LED多量子阱发光层5侧面发出的光被N型电极9的侧面吸收掉，从而损失了一部分光效。常规的LED为了减少芯片电极的吸光，设计了反射电极，但N型电极9侧面的吸光并未得到有效改善，大大影响了出光效率。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种高效出光的GaN基LED芯片。它能有效提高LED的外量子取出效率，提高芯片亮度。
[0005]为了达到上述实用新型目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现:
[0006]一种高效出光的GaN基LED芯片，它包括从下到上依次排列的衬底、GaN缓冲层、不掺杂U-GaN层、N-GaN层、多量子讲发光层、P-GaN层和透明导电层。在芯片一端的透明导电层上设置P型电极，在芯片另一端的N-GaN层欧姆接触层上设置N型电极。其结构特点是，所述N-GaN层欧姆接触层上还置有柱状平台。所述柱状平台位于多量子阱发光层与N型电极之间，柱状平台从下至上依次为N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层。
[0007]在上述高效出光的GaN基LED芯片中，所述柱状平台的宽度为5_10 ym。
[0008]如上所述高效出光的GaN基LED芯片的制作方法，包括以下制作步骤:
[0009]I)利用金属有机物化学气相沉积技术，在衬底上表面依次外延生长GaN缓冲层、不掺杂U-GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层、P-GaN以及透明导电层(7)；
[0010]2)利用曝光技术及ICP技术部分刻蚀出N-GaN层欧姆接触层并形成柱状平台，刻蚀深度为12000A，柱状平台宽度为5-10 ym;
[0011]3)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P-GaN层欧姆接触层；
[0012]4)利用蒸镀和曝光技术制备P型电级和N型电极；
[0013]5)将制作完成的LED芯片背面减薄；
[0014]6)利用蒸发方法在芯片背面制作ODR或DBR反射层；
[0015]7)将LED芯片通过激光切割和劈裂机劈裂成小芯粒。
[0016]本实用新型由于采用了上述结构，在多量子阱发光层与N型电极之间设置了柱状平台，GaN材料的柱状平台对光几乎不吸收，所以使得从多量子阱发光层侧面发出的光没有被N型电极侧面吸收掉，而是被反射回来，有效降低N电极侧面对于有源区发出的光的吸收，大大提高了 LED的外量子取出效率，从而提高了芯片亮度。
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
【附图说明】
[0018]图1为现有技术中GaN基LED芯片的结构不意图；
[0019]图2为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]参看图2，本实用新型尚效出光的GaN基LED芯片包括从下到上依次排列的衬底
1、GaN缓冲层2、不掺杂U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱发光层5、P-GaN层6和透明导电层7。在芯片一端的透明导电层7上设置P型电极8，在芯片另一端的N-GaN层4欧姆接触层上设置N型电极9。多量子阱发光层5与N型电极9之间的N-GaN层4欧姆接触层上还置有柱状平台10。柱状平台10从下至上依次为N-GaN层4、多量子阱发光层5和P-GaN层6。
[0021]本实用新型GaN基LED芯片的制作方法实施例一:
[0022]I)利用金属有机物化学气相沉积技术在衬底I上表面依次外延生长GaN缓冲层
2、不掺杂U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱发光层5、P-GaN层6以及透明导电层7；
[0023]2)利用曝光技术及ICP技术部分刻蚀出N-GaN欧姆接触层4，形成柱状平台10，刻蚀深度为12000A，柱状平台10的宽度为5 μ?? ;
[0024]3)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P-GaN 6欧姆接触层；
[0025]4)利用蒸镀和曝光技术制备P型电级8和N型电极9 ；
[0026]5)将制作完成的LED芯片背面减薄；
[0027]6)利用蒸发方法在芯片背面制作ODR或DBR反射层；
[0028]7)将LED芯片通过激光切割和劈裂机劈裂成小芯粒。
[0029]本实用新型GaN基LED芯片的制作方法实施例二:
[0030]I)利用金属有机物化学气相沉积技术，在衬底I上表面依次外延生长GaN缓冲层2、不掺杂U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱发光层5以及P-GaN层6 ;
[0031]2)利用曝光技术及ICP技术部分刻蚀出N-GaN欧姆接触层4，形成柱状平台10，刻蚀深度为12000Α，柱状平台10的宽度为8 μ?? ;
[0032]3)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P-GaN 6欧姆接触层；
[0033]4)利用蒸镀和曝光技术制备P型电级8和N型电极9 ；
[0034]5)将制作完成的LED芯片背面减薄；
[0035]6)利用蒸发方法在芯片背面制作ODR或DBR反射层；
[0036]7)将LED芯片通过激光切割和劈裂机劈裂成小芯粒。
[0037]本实用新型GaN基LED芯片的制作方法实施例三:
[0038]I)利用金属有机物化学气相沉积技术，在衬底I上表面依次外延生长GaN缓冲层2、不掺杂U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱发光层5以及P-GaN层6 ;
[0039]2)利用曝光技术及ICP技术部分刻蚀出N-GaN欧姆接触层4，形成柱状平台10，刻蚀深度为12000A，柱状平台10的宽度为10 μ?? ;
[0040]3)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P-GaN 6欧姆接触层；
[0041]4)利用蒸镀和曝光技术制备P型电级8和N型电极9 ；
[0042]5)将制作完成的LED芯片背面减薄；
[0043]6)利用蒸发方法在芯片背面制作ODR或DBR反射层；
[0044]7)将LED芯片通过激光切割和劈裂机劈裂成小芯粒。
[0045]以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，并不限于本实用新型的其它实施方式，凡属本实用新型的技术路线原则之内，所做的任何显而易见的修改、替换或改进，均应属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高效出光的GaN基LED芯片，它包括从下到上依次排列的衬底(I )、GaN缓冲层(2)、不掺杂U-GaN层(3)、N-GaN层(4)、多量子阱发光层(5)、P-GaN层(6)和透明导电层(7)，在芯片一端的透明导电层(7)上设置P型电极(8)，在芯片另一端的N-GaN层(4)欧姆接触层上设置N型电极(9)，其特征在于:所述N-GaN层(4)欧姆接触层上还置有柱状平台(10)，所述柱状平台(10)位于多量子阱发光层(5)与N型电极(9)之间，柱状平台(10)从下至上依次为N-GaN层(4 )、多量子阱发光层(5 )和P-GaN层(6 )。2.根据权利要求1所述的高效出光的GaN基LED芯片，其特征在于:所述柱状平台(10)的宽度为5-10 μ m。
【专利摘要】一种高效出光的GaN基LED芯片，涉及半导体发光领域。本实用新型包括从下到上依次排列的衬底、GaN缓冲层、不掺杂U-GaN层、N-GaN层、多量子阱发光层、P-GaN层和透明导电层。在芯片一端的透明导电层上设置P型电极，在芯片另一端的N-GaN层欧姆接触层上设置N型电极。其结构特点是，所述N-GaN层欧姆接触层上还置有柱状平台。所述柱状平台位于多量子阱发光层与N型电极之间，柱状平台从下至上依次为N-GaN层、多量子阱发光层和P-GaN层。同现有技术相比，本实用新型能有效提高LED的外量子取出效率，提高芯片亮度。
【IPC分类】H01L33/32, H01L33/06
【公开号】CN204668344
【申请号】CN201520321950
【发明人】林海凤, 吴飞翔, 董发, 李鹏飞
【申请人】南通同方半导体有限公司, 同方股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月19日