用于led芯片上的复合结构层及led芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于LED芯片上的复合结构层及LED芯片。本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，包括：位于芯片P型结构层表面的电流扩散层，以及生长于电流扩散层上的电流阻挡层，电流阻挡层位于P型结构层上的P型电极的正下方。本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，能够使P型电极端的电流扩散到P型电极正下方的P型结构层上，使整个P型结构层上均有电流通过，增加了电流的有效注入区域，提高了电流注入到有源层的均匀性，提高了芯片的出光效率及芯片的亮度。
【专利说明】
用于LED芯片上的复合结构层及LED芯片
技术领域
[0001] 本实用新型涉及LED技术，尤其涉及一种用于LED芯片上的复合结构层层及LED芯 片。
【背景技术】
[0002] 发光二极管作为一种能够将电能转化为光能的半导体电子组件，因其具有高效、 节能、环保、寿命长等优点，已被广泛的应有于显示器、电视机采光装饰、照明等领域。
[0003] 发光二极管芯片中由于不同层材料导电率的不同，当P型电极端的电流密度过大 时，会导致垂直注入有源层的电流密度不均匀，发生电流拥堵现象。并且当P型电极端的电 流密度过大时，垂直注入正对P型电极的P型结构层上的电流密度也较大，会造成芯片的放 电击穿现象。为避免以上现象发生，在发光二极管芯片的制作过程中，首先在正对P型电极 的P型结构层上生长一层具有电流阻挡作用的薄膜，然后再在具有电流阻挡作用的薄膜上 及其他暴露的P型结构层上蒸镀一层具有电流扩散作用的薄膜，如图1所示，这样，能够避免 P型电极端的电流垂直注入到P型结构层上，降低电流拥堵现象的发生以及芯片的放电击穿 现象。
[0004] 但是，由于在正对P型电极的P型结构层上生长着一层具有电流阻挡作用的薄膜， 使得P型电极端的电流不能够到达P型电极正下方的P型结构层上，电流注入P型结构层的有 效面积减少。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供一种用于LED芯片上的复合结构层，能够使P型电极端的电流注入 到P型电极正下方的P型结构层上，增大电流注入P型结构层的面积。
[0006] 本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，包括:位于芯片P型结构层表面 的电流扩散层，以及生长于上述电流扩散层上的电流阻挡层，上述电流阻挡层位于上述P型 结构层上的P型电极的正下方。
[0007] 进一步地，上述电流扩散层为IT0薄膜，上述电流阻挡层为Si02薄膜。
[0008] 进一步地，上述电流扩散层为IT0薄膜，上述电流阻挡层为A1N薄膜。
[0009] 进一步地，上述IT0薄膜通过蒸镀工艺形成于上述P型结构层表面；
[0010] 上述A1N薄膜通过如下方法形成:在位于上述P型电极正下方的上述IT0薄膜上蚀 刻出规则的凹坑，采用镀膜工艺在上述凹坑内覆盖上述A1N薄膜，在上述A1N薄膜及暴露的 上述IT0薄膜上方通过蒸镀工艺再形成一层IT0薄膜。
[0011] 进一步地，上述IT0薄膜的厚度介于200-2000A之间，上述A1N薄膜的厚度介于 :2〇-i〇(mA之间。
[0012] 进一步地，上述IT0薄膜的厚度为1200A，上述A1N薄膜的厚度为2〇〇Aw
[0013] 进一步地，上述P型电极正下方的上述IT0薄膜上方还包括一层蒸镀形成的金膜。 [0014] 进一步地，上述金膜的厚度为500nm。
[0015] 本实用新型还提供一种LED芯片，包括:生长衬底、N型结构层、有源层、P型结构层、 用于LED芯片上的复合结构层、P型电极，N型电极;其中，上述生长衬底上部从下至上依次生 长着上述N型结构层、上述有源层、上述P型结构层、上述复合结构层;上述P型电极形成于上 述复合结构层上;上述N型电极形成于暴露的上述N型结构层上。
[0016] 本实用新型还提供一种LED芯片，包括:生长衬底、N型结构层、有源层、P型结构层、 用于LED芯片上的复合结构层、P型电极，N型电极;其中，上述生长衬底上部从下至上依次生 长着上述N型结构层、上述有源层、上述P型结构层、上述复合结构层;上述P型电极形成于上 述复合结构层上部;上述N型电极形成于上述生长衬底下部。
[0017] 本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，包括位于芯片P型结构层表面的 电流扩散层，以及生长于电流扩散层上的电流阻挡层，电流阻挡层位于P型结构层上的P型 电极的正下方。使电流阻挡层不直接生长在P型结构层上，P型电极上的电流在经过电流阻 挡层的阻挡作用之后向四周扩散并在电流扩散层的扩散作用下，能够扩散到P型电极正下 方的P型结构层上，这样P型电极正下方的P型结构层表面上均有电流通过。利用此复合结 构层能够增加电流的有效注入区域，提高电流注入到有源层的均匀性，提高芯片的出光效 率及芯片的亮度。
【附图说明】
[0018] 图1为现有技术中LED芯片的结构示意图；
[0019] 图2为本实用新型实施例一提供的用于LED芯片上的复合结构层的结构示意图；
[0020] 图3为本实用新型提供的用于LED芯片的复合结构层内电流的流动方向示意图；
[0021] 图4为本实用新型实施例二提供的用于LED芯片上的复合结构层的结构示意图； [0022]图5为本实用新型实施例三提供的LED芯片的结构示意图；
[0023]图6为本实用新型实施例四提供的LED芯片的结构示意图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 1:复合结构层；
[0026] 11:电流扩散层；
[0027] 12:电流阻挡层；
[0028] 13:金膜；
[0029] 2 :P型结构层；
[0030] 3:P型电极；
[0031] 4:生长衬底；
[0032] 5 :N型结构层；
[0033] 6:有源层；
[0034] 7:N型电极。
【具体实施方式】
[0035] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新 型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本实用新型保护的范围。
[0036]图1为现有技术中LED芯片的结构示意图，如图1所示，LED芯片包括:生长衬底4、N 型结构层5、有源层6、P型结构层2、复合结构层1、P型电极3，N型电极7;其中，生长衬底4上部 从下至上依次生长着N型结构层5、有源层6、P型结构层2、复合结构层1;P型电极3形成于复 合结构层1上部;N型电极7形成于暴露的N型结构层5上。由图1可知，现有技术中的用于LED 芯片上的复合结构层，包括形成于P型电极3正下方的P型结构层2上的电流阻挡层12以及形 成于电流阻挡层12和其他暴露的P型结构层2上的电流扩散层11。图1中的箭头指向示出P型 电极端电流的流动方向，如图1中的箭头所示，现有技术中的用于LED芯片上的复合结构层， 由于电流阻挡层12直接形成于P型结构层2上，使得P型电极3上的电流不能够流入到电流阻 挡层12下方的P型结构层2上，电流的有效注入面积减少。这样就不利于提高电流注入有源 层的均匀性，提高LED芯片的出光效率及亮度。
[0037] 实施例一
[0038] 本实施例提供一种用于LED芯片上的复合结构层，能够使P型电极端的电流到达P 型电极正下方的P型结构层上，增加电流的有效注入面积，提高电流注入到有源层的均匀 性，提尚芯片的出光效率。
[0039] 图2为本实用新型实施例一提供的用于LED芯片上的复合结构层的结构示意图，如 图2所示，本实施例提供的用于LED芯片上的复合结构层1，包括位于芯片P型结构层2表面的 电流扩散层11，以及生长于电流扩散层11上的电流阻挡层12,电流阻挡层12位于P型结构层 2上的P型电极3的正下方。
[0040] 具体地，电流扩散层11材料可选用I TO、ZnO、A1掺杂ZnO或Ga掺杂ZnO材料中的一种 或任意组合。
[0041 ] 电流阻挡层材料12可选用1&03、2抑2、1103、110 2、31必4、3102中的一种或任意组合。
[0042] 图3为本实用新型提供的用于LED芯片的复合结构层内电流的流动方向示意图。如 图3所示，本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，通过将电流阻挡层12生长于电 流扩散层11上，使得电流阻挡层12与P型结构层2之间存在电流扩散层11，P型电极3上的电 流受到电流阻挡层12的阻挡作用后，在电流扩散层11的扩散作用下，能够到达电流阻挡层 12正下方的电流扩散层11内，进而注入到电流阻挡层12正下方的P型结构层2上，以使整个P 型结构层上均有电流注入，提高电流注入P型结构层的有效面积，进而提高电流注入有源层 的均匀性，降低P型电极与P型结构层之间的结温，提高芯片的出光效率及芯片的亮度。
[0043] 优选地，本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，电流扩散层11为IT0薄 膜，电流阻挡层12为Si02薄膜。
[0044] IT0全称indium tin oxide，主要成分是氧化铟锡。在厚度只有几千埃的情况下， 具有高的导电性和良好的透光性，是作为电流扩散层的主要材料。
[0045] Si02因其具有高阻值、高热导率、透光性较好等特点，是作为电流阻挡层的主要材 料。
[0046] 本实用新型提供的用于LED芯片上的复合结构层，包括位于芯片P型结构层表面的 电流扩散层，以及生长于电流扩散层上的电流阻挡层，电流阻挡层位于P型结构层上的P型 电极的正下方。使电流阻挡层不直接生长在P型结构层上，P型电极上的电流在经过电流阻 挡层的阻挡作用之后向四周扩散并在电流扩散层的扩散作用下，电流能够扩散到P型电极 正下方的P型结构层上，这样P型电极下的P型结构层表面上均有电流通过。利用此复合结构 层能够增加电流的有效注入区域，提高电流注入到有源层的均匀性，提高芯片的出光效率 及芯片的亮度。
[0047] 实施例二
[0048]本实施例是对实施例一提供的用于LED芯片上的复合结构层的具体说明。图4为本 实用新型实施例二提供的用于LED芯片上的复合结构层的结构示意图。
[0049]由于Si02晶体的质量稳定性较差，选用Si02薄膜作为电流阻挡层时，当Si0 2薄膜的 厚度较薄时，Si〇2晶体中晶体缺陷密度较大，在P型电极端的电流密度较大时，Si02薄膜内会 发生漏电现象，起不到电流的阻挡作用。若Si0 2薄膜厚度较厚时，能够避免Si02薄膜内发生 漏电现象，但Si〇2薄膜厚度较厚时，相应的IT0薄膜电流扩展层的厚度也会相应的增加，这 样将不利于光从复合结构层表面折射出来，降低芯片的出光效率。
[0050] 为解决上述技术问题，进一步地，本实用新型实施例二提供的用于LED芯片上的复 合结构层，电流扩散层11为IT0薄膜，电流阻挡层12为A1N薄膜。
[0051] A1N薄膜具有高阻值、高热导率、透光性及化学稳定性均较好，将A1N薄膜用于LED 芯片上的复合结构层制作过程中的电流阻挡层，可以有效的解决选用Si0 2薄膜作为电流阻 挡层时所存在的问题，并能提高芯片的ESD、IR等良率。
[0052]本实施例提供的用于LED芯片上的复合结构层，包括:位于芯片P型结构层表面的 电流扩散层，以及生长于上述电流扩散层上的电流阻挡层，上述电流阻挡层位于P型结构层 上的P型电极的正下方，上述电流扩散层为IT0薄膜，上述电流阻挡层为A1N薄膜。本实施例 提供的用于LED芯片上的复合结构层，不仅能够使P型电极端的电流注入到P型电极正下方 的P型结构层，提高电流的有效注入面积，还能够避免因电流阻挡层较薄而造成的电流阻挡 层内的漏电现象，以及因电流阻挡层较厚而造成的芯片出光效率较低的问题。
[0053] 进一步地，IT0薄膜11通过蒸镀工艺形成于P型结构层2表面；
[0054] A1N薄膜12通过如下方法形成:在位于P型电极3正下方的IT0薄膜11上蚀刻出规则 的凹坑，采用镀膜工艺在上述凹坑内覆盖A1N薄膜12，在A1N薄膜12及暴露的IT0薄膜11上方 通过蒸镀工艺再形成一层IT0薄膜11。
[0055] 通过以上方法，能够保证P型电极正下方的电流阻挡层与P型结构层之间存在一层 电流扩散层，P型电极端的电流能够流入到P型电极正下方的P型结构层，提高电流注入P型 结构层的有效面积。
[0056] 进一步地，IT0薄膜11的厚度介于200-2000人之间，A1N薄膜1 2的厚度介于 20-1000A 之间。
[0057] 进一步地，IT0薄膜11的厚度为1200A，A1N薄膜12的厚度为200A。
[0058]进一步地，P型电极3正下方的IT0薄膜11上方还包括一层蒸镀形成的金膜13。
[0059] 进一步地，上述金膜13的厚度为500nm。
[0060]下面以电流扩散层11为IT0薄膜，电流阻挡层12为A1N薄膜为例，具体说明该用于 LED芯片上的复合结构层的制作过程。
[00611例如，LED芯片的尺寸为20um*35um时，A1N薄膜作为电子阻挡层时，其形状为半径 为0.5um的圆形，该用于LED芯片上的复合结构层的制作过程包括如下步骤：
[0062] S1:将外延片（外延片从下至上依次包括生长衬底4、N型结构层5、有源层6、P型结 构层2)放入到清洗槽中，利用511溶液对其进行清洗，将清洗温度控制在60°C，清洗时间为 60秒，清洗过后，利用纯水进一步清洗，并利用甩干机在氮气气氛中加热甩干，充分去除外 延片表面的脏污。
[0063] S2:将清洗过后的外延片放入到蒸镀机内，在外延片上的P型结构层2表面蒸镀一 层IT0薄膜11，其中，蒸镀条件为温度控制在300°C，利用电子溅射技术将IT0溅射到P型结构 层2表面，并控制IT0薄膜11的厚度在900A。
[0064] S3:在IT0薄膜11上涂布光刻胶，并在温度100°C下，对上述结构硬烤90秒，使光刻 胶固定在IT0薄膜11表面，利用光刻技术将对应P型电极3正下方的区域曝光，利用显影液将 曝光的区域进行显影并利用去离子水将此部分的光刻胶去除;将去胶过后的片子在显微镜 下检查，查验光刻胶是否去除干净，并利用热氮气将其烘干;利用IT0蚀刻液对P型电极正下 方的IT0薄膜11进行刻蚀，在IT0薄膜11上刻蚀出规则的凹坑，并将凹坑深度控制在200A， 刻蚀过后，利用纯水清洗，并利用热氮气将其烘干。
[0065] S4:利用PECVD设备，向其内部通入A1C13与NH3，A1C13与NH 3经过化学反应生成A1N 薄膜12,厚度为30:0太，将步骤S3刻蚀形成的凹坑用A1N薄膜12覆盖。
[0066] S5:去除IT0薄膜11上相应的光刻胶以及光刻胶上的A1N薄膜，之后进行清洗并烘 干，烘干过后利用显微镜检查是否有残胶以及多余的A1N薄膜;再次利用蒸镀机设备，在A1N 薄膜12及暴露的IT0薄膜11再蒸镀一层IT0薄膜，厚度为300A。
[0067] S6:在IT0薄膜11上利用蒸镀技术，在P型电极3正下方的IT0薄膜11上蒸镀一层金 膜13,厚度为500nm〇
[0068] 实施例三
[0069] 本实施例还提供一种LED芯片，如图5所示，该LED芯片包括:生长衬底4、N型结构层 5、有源层6、P型结构层2、用于LED芯片上的复合结构层1、P型电极3，N型电极7;其中，生长衬 底4上部从下至上依次生长着N型结构层5、有源层6、P型结构层2、复合结构层1 ;P型电极3 形成于复合结构层1上部;N型电极7形成于暴露的N型结构层5上。
[0070] 具体地，生长衬底选用蓝宝石基底、Si、Sic中的一种或者其他合适的材料、N型结 构层可以选用GaN或者其他合适的材料、有源层可以选用INGaN/GaN或者其他合适的材料、P 型结构层可以选用GaN或者其他合适的材料，复合结构层材料的选用如实施例一或二中描 述的一样，此处不再赘述。需要说明的是，上述各层的材料选择并不是对本实用新型的限 制，为了满足生产需要，上述各层均可以选用其他合适的材料。
[0071] 本实用新型提供的LED芯片，包括用于LED芯片上的复合结构层，不仅能够避免因 P 型电极端的电流密度过大而造成电流拥堵现象，以及芯片的放电击穿现象，还通过将电流 阻挡层不直接生长在P型结构层上，而是生长在电流扩散层上，使P型电极端的电流能够注 入到P型电极正下方的P型结构层，提高电流注入到P型结构层的有效注入面积，进一步提高 电流注入有源层的均匀性，提高芯片的出光效率以及芯片的亮度。
[0072] 实施例四
[0073]本实施例提供一种LED芯片，如图6所示，该LED芯片包括:生长衬底4、N型结构层5、 有源层6、P型结构层2、用于LED芯片上的复合结构层1、P型电极3，N型电极7;其中，生长衬底 4上部从下至上依次生长着N型结构层5、有源层6、P型结构层2、复合结构层1;P型电极3形成 于复合结构层1上部;N型电极7形成于生长衬底4下部。
[0074] 本实施例提供的LED芯片与上一实施例提供的LED芯片的主要区别仅在于芯片的 结构不同。本实施例提供的LED芯片的各层结构的材料选择与上一实施例描述的一样，此处 不赘述。
[0075] 本实施例提供的LED芯片，包括用于LED芯片上的复合结构层，不仅能够避免因P型 电极端的电流密度过大而造成电流拥堵现象，以及芯片的放电击穿现象，还通过将电流阻 挡层不直接生长在P型结构层上，而是生长在电流扩散层上，使P型电极端的电流能够注入 到P型电极正下方的P型结构层，提高电流注入到P型结构层的有效注入面积，进一步提高电 流注入有源层的均匀性，提高芯片的出光效率以及芯片的亮度。
[0076] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限 制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当 理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新 型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1. 一种用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，包括： 位于芯片P型结构层表面的电流扩散层，以及生长于所述电流扩散层上的电流阻挡层， 所述电流阻挡层位于所述P型结构层上的P型电极的正下方。2. 根据权利要求1所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述电流扩散层 为ITO薄膜，所述电流阻挡层为Si02薄膜。3. 根据权利要求1所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述电流扩散层 为ITO薄膜，所述电流阻挡层为A1N薄膜。4. 根据权利要求3所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述ITO薄膜通过 蒸镀工艺形成于所述P型结构层表面;所述ITO薄膜的位于所述P型电极正下方的部位内包 裹有所述A1N薄膜。5. 根据权利要求3或4所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述ITO薄膜 的厚度介于200-2000A之间，所述A1N薄膜的厚度介于20-1000A之间。6. 根据权利要求5所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述ITO薄膜的厚 度为120.0人，所述A1N薄膜的厚度为20M。7. 根据权利要求3或4所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述P型电极 正下方的所述ΙΤ0薄膜上方还包括一层蒸镀形成的金膜。8. 根据权利要求7所述的用于LED芯片上的复合结构层，其特征在于，所述金膜的厚度 为500nm。9. 一种LED芯片，其特征在于，包括:生长衬底、N型结构层、有源层、P型结构层、如权利 要求1-8任一项所述的用于LED芯片上的复合结构层、P型电极，N型电极;其中，所述生长衬 底上部从下至上依次生长着所述N型结构层、所述有源层、所述P型结构层、所述复合结构 层；所述P型电极形成于所述复合结构层上部；所述N型电极形成于暴露的所述N型结构层 上。10. -种LED芯片，其特征在于，包括:生长衬底、N型结构层、有源层、P型结构层、如权利 要求1-8任一项所述的用于LED芯片上的复合结构层、P型电极，N型电极;其中，所述生长衬 底上部从下至上依次生长着所述N型结构层、所述有源层、所述P型结构层、所述复合结构 层;所述P型电极形成于所述复合结构层上部;所述N型电极形成于所述生长衬底下部。
【文档编号】H01L33/14GK205595361SQ201620128083
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】焦建军, 周德保, 康建, 梁旭东
【申请人】圆融光电科技股份有限公司