一种发光二极管芯片及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光二极管芯片及其制造方法，属于发光二极管领域。所述发光二极管芯片包括：衬底、依次覆盖在衬底上的N型层、多量子阱和P型层，N型层、多量子阱和P型层上设有不连续的N型刻蚀区域，N型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，刻蚀平面处于N型层上，台阶为依次经过N型层、多量子阱和P型层的斜面；发光二极管芯片还包括：电流阻挡层、N电极和P电极；电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和台阶上，电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在P型层上一连续未刻蚀的区域；N电极覆盖电流阻挡层的第一个覆^盖部分以及不连续的N型刻蚀区域的刻蚀平面。0
【专利说明】一种发光二极管芯片及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发光二极管（Light Emitting Diode,简称"LED"）领域，特别涉及一 种发光二极管芯片及其制造方法。
【背景技术】
[0002] LED作为一种新型发光器件，相对于传统电气照明方式，LED照明具有节能、环保、 长寿和高效等优点，被各国公认为最有发展前景的高效照明产业。
[0003] 随着市场及技术的进步，LED的发光效率不断提高，但要想继续扩大应用，LED的 发光效率仍需进一步提高。LED作为半导体发光器件，其必须在表面制作电极，用于扩展电 流，电极包含部分吸光材料，不是绝对的透明，半导体层发出的光有一部分在穿越电极时被 吸收掉，电极尺度越大，被吸收的光越多，达到外面的光越少，
[0004] 同时，为提高电流扩展的均匀性，很多发光芯片（特别是大功率芯片）的电极并不 是单一的焊点，而是制作了多个从焊点引出的线状电极，用于实现引导电流向预定方向流 动，进而实现注入电流均匀分布在半导体层。这项技术在一定程度上提高了芯片性能，但也 增加了半导体芯片内部发出的光被吸收的比例，为了减弱光被电极吸收的问题，通常会在P 电极下制作一定宽度的电流阻挡层，用于避免由于电流垂直注入在电极正下方产生的易被 电极吸收的光。
[0005] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0006] 对于N电极而言，由于其生长在N型层上，因此在芯片制作过程，需要将制作N电 极的区域的发光区刻蚀掉，形成类似于电极形状的N型刻蚀区，电极越多，被刻蚀掉的发光 区越多，造成芯片发光区域减小，从而影响LED发光效率。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中N电极制作时，需要将制作N电极的区域的发光区刻蚀掉，影 响LED发光效率的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片及其制造方法。所述技 术方案如下：
[0008] -方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括：衬 底、依次覆盖在所述衬底上的N型层、多量子阱和P型层，所述N型层、多量子阱和P型层上 设有多个不连续的N型刻蚀区域，每个所述N型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，所述刻蚀平 面处于所述N型层上，所述台阶为依次经过所述N型层、所述多量子阱和所述P型层的斜 面；
[0009] 所述发光二极管芯片还包括：电流阻挡层、N电极和P电极；
[0010] 所述电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，所述电流阻挡层的第一 个覆盖部分覆盖在所述多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和所述台阶上，所述 电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在所述P型层上一连续未刻蚀的区域上；
[0011] 所述N电极覆盖所述电流阻挡层的第一个覆盖部分以及所述多个不连续的N型刻 蚀区域的刻蚀平面；
[0012] 所述P电极包括覆盖在所述P型层的表面的第一部分和覆盖在所述电流阻挡层的 第二个覆盖部分上的第二部分，所述第一部分和所述第二部分连接。
[0013] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述电流阻挡层为二氧化硅层或氮化硅层。
[0014] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述发光二极管芯片还包括氧化铟锡层， 所述氧化铟锡层设于所述电流阻挡层和所述P电极的第一部分之间。
[0015] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述发光二极管芯片还包括设置在芯片表 层的钝化层，所述钝化层覆盖所述N电极和所述P电极，且露出所述N电极和所述P电极的 部分表面。
[0016] 另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管芯片制造方法，所述方法包 括：
[0017] 在蓝宝石衬底上依次沉积N型层、多量子阱和P型层；
[0018] 在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀多个不连续的N型刻蚀区域，每个所述N型刻 蚀区域包括刻蚀平面和台阶，所述刻蚀平面处于所述N型层上，所述台阶为依次经过所述N 型层、所述多量子阱和所述P型层的斜面；
[0019] 生长电流阻挡层，所述电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，所述 电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在所述多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和 所述台阶上，所述电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在所述P型层上一连续未刻蚀的区域 上；
[0020] 分别在生长P电极和N电极，所述N电极覆盖所述电流阻挡层的第一个覆盖部分 以及所述多个不连续的N型刻蚀区域的刻蚀平面，所述P电极包括覆盖在所述P型层的表 面的第一部分和覆盖在所述电流阻挡层的第二个覆盖部分上的第二部分，所述第一部分和 所述第二部分连接。
[0021] 在本发明实施例的一种实现方式中，所述在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀多个 不连续的N型刻蚀区域，包括：
[0022] 在所述P型层的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图形；
[0023] 对所述光阻剂上的图形进行刻蚀，得到所述N型刻蚀区域；
[0024] 去除剩余光阻剂。
[0025] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述生长电流阻挡层，包括：
[0026] 在所述N型刻蚀区域和未刻蚀的所述P型层的表面沉积一层硅化物；
[0027] 在所述硅化物的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图形；
[0028] 对所述光阻剂上的图形进行腐蚀或刻蚀，除去所述刻蚀平面上的所述电流阻挡 层；
[0029] 去除剩余光阻剂。
[0030] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述硅化物为二氧化硅或氮化硅。
[0031] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：在所述电流阻挡层和所 述P电极的第一部分之间生长氧化铟锡层。
[0032] 在本发明实施例的另一种实现方式中，所述方法还包括：在芯片表层生长钝化层， 所述钝化层覆盖所述N电极和所述P电极，且露出所述N电极和所述P电极的部分表面。
[0033] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0034] 通过在N型层、多量子阱和P型层上设置不连续的N型刻蚀区域，N型刻蚀区域包 括刻蚀平面和台阶，刻蚀平面处于N型层上，台阶为依次经过N型层、多量子阱和P型层的 斜面，电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和台 阶上，电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在P型层上一连续未刻蚀的区域，N电极覆盖电流 阻挡层的第一个覆盖部分以及不连续的N型刻蚀区域；由于N型刻蚀区域是不连续地，因此 减少了制作N电极所需的N型刻蚀区域，在N电极下制作一定的电流阻挡层，在保持芯片面 积以及可靠性的情况下，实现芯片有效发光面积的增加，进而提高芯片亮度。
【专利附图】
【附图说明】
[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0036] 图1是本发明实施例一提供的发光二极管芯片的结构示意图；
[0037] 图2是图1中A-A处剖面图；
[0038] 图3是图1中B-B处剖面图；
[0039] 图4是本发明实施例二提供的发光二极管芯片制造方法流程图。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0041] 实施例一
[0042] 本发明实施例一种发光二极管芯片，参见图1?3,该发光二极管芯片包括：
[0043] 衬底101、依次覆盖在衬底101上的N型层102、多量子阱103和P型层104, N型 层102、多量子阱103和P型层104上设有多个不连续的N型刻蚀区域108,每个N型刻蚀 区域108包括刻蚀平面1081和台阶1082,刻蚀平面1081处于N型层102上，台阶1082为 依次经过N型层102、多量子阱103和P型层104的斜面。
[0044] 该发光二极管芯片还包括：电流阻挡层105、N电极106和P电极107。
[0045] 电流阻挡层105包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，电流阻挡层105的第一 个覆盖部分覆盖在多个不连续的N型刻蚀区域108间未刻蚀的P型层104和台阶1082上， 电流阻挡层105的第二个覆盖部分覆盖在P型层104上一连续未刻蚀的区域上；
[0046] N电极106覆盖电流阻挡层105的第一个覆盖部分以及多个不连续的N型刻蚀区 域108的刻蚀平面；
[0047] P电极107包括覆盖在P型层104表面的第一部分和覆盖在电流阻挡层105的第 二个覆盖部分上的第二部分，第一部分和第二部分连接。
[0048] 在本实施例中，多个不连续的N型刻蚀区域108可以呈直线排布，也可以不规则排 布。每个N型刻蚀区域108的刻蚀平面1081的形状可以是矩形、圆形或者不规则图形。N 电极106可以是条状，如图1所示，其厚度可以是固定地，即随着其长度方向延伸厚度不变， 也可以是不固定的；当然，N电极106也可以是其他形状。
[0049] 在本实施例中，电流阻挡层105包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，这种设 计可以节约材料，减小成本。在其他实施例中，电流阻挡层105覆盖区域不限于此，除去刻 蚀平面1081和P电极107第一部分下的P型层104表面外，其他区域均可设置电流阻挡层 105,也就是说还可以在P型层104表面设置其他覆盖部分。在本实施例中，P电极107的 第一部分为圆柱体状，第二部分为长方体状，二者连为一体，表面处于同一平面内。容易知 道，P电极107的形状不限于此。
[0050] 在本实施例中，电流阻挡层105可以为二氧化硅层或氮化硅层。
[0051] 进一步地，该发光二极管芯片还包括：
[0052] 氧化铟锡（Indium Tin Oxides，简称"ΙΤ0"）层109, ΙΤ0层109设于电流阻挡层 105和P电极107的第一部分之间。如图2所示，ΙΤ0层109还包括未被P电极107覆盖的 部分。ΙΤ0层109使注入发光二极管芯片的电流能够快速并且均匀的扩散，增加电子活跃性 能，以达到提升芯片光转换效率的目的。
[0053] 进一步地，该发光二极管芯片还包括：
[0054] 设置在芯片表层的钝化层，钝化层覆盖N电极106和P电极107,且露出N电极106 和P电极107的部分表面。该钝化层还可以覆盖上述ΙΤ0层109未被P电极107覆盖的部 分。钝化层用于对芯片的N电极106、P电极107、ΙΤ0层109起保护作用。
[0055] 本发明实施例通过在N型层、多量子阱和P型层上设置不连续的N型刻蚀区域，N 型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，刻蚀平面处于N型层上，台阶为依次经过N型层、多量子 阱和P型层的斜面，电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀 的P型层和台阶上，电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在P型层上一连续未刻蚀的区域，N 电极覆盖电流阻挡层的第一个覆盖部分以及不连续的N型刻蚀区域；由于N型刻蚀区域是 不连续地，因此减少了制作N电极所需的N型刻蚀区域，在N电极下制作一定的电流阻挡 层，在保持芯片面积以及可靠性的情况下，实现芯片有效发光面积的增加，进而提高芯片亮 度。
[0056] 实施例二
[0057] 本发明实施例一种发光二极管芯片制造方法，参见图4,该方法包括：
[0058] 步骤201 :在蓝宝石衬底上依次沉积N型层、多量子阱和P型层。
[0059] 步骤202 :在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀多个不连续的N型刻蚀区域，每个N 型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，刻蚀平面处于N型层上，台阶为依次经过N型层、多量子 阱和P型层的斜面。
[0060] 具体地，在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀不连续的N型刻蚀区域，可以采用下 述方式实现：
[0061] 步骤一、在P型层的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图形。
[0062] 步骤二、对光阻剂上的图形进行刻蚀，得到多个不连续的N型刻蚀区域。
[0063] 步骤三、去除剩余光阻剂。
[0064] 步骤203 :生长电流阻挡层，电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分， 电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和台阶 上，电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在P型层上一连续未刻蚀的区域上。
[0065] 具体地，步骤203可以采用下述方式实现：
[0066] 步骤一、在N型刻蚀区域和未刻蚀的P型层的表面沉积一层硅化物。
[0067] 步骤二、在上述硅化物的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图 形。
[0068] 步骤三、对光阻剂上的图形进行腐蚀或刻蚀，除去刻蚀平面上的电流阻挡层。
[0069] 步骤四、去除剩余光阻剂。
[0070] 其中，硅化物可以为二氧化硅或氮化硅，即该电流阻挡层可以为二氧化硅层或氮 化娃层。
[0071] 步骤204 :分别在生长P电极和N电极，N电极覆盖电流阻挡层的第一个覆盖部分 以及多个不连续的N型刻蚀区域的刻蚀平面，P电极包括覆盖在P型层的表面的第一部分 和覆盖在电流阻挡层的第二个覆盖部分上的第二部分，第一部分和第二部分连接。
[0072] 进一步地，该方法还包括：在电流阻挡层和P电极的第一部分之间生长ΙΤ0层。ΙΤ0 层还包括未被P电极覆盖的部分。ΙΤ0层使注入发光二极管芯片的电流能够快速并且均匀 的扩散，增加电子活跃性能，以达到提升芯片光转换效率的目的。
[0073] 进一步地，该方法还包括：在芯片表层生长钝化层，钝化层覆盖N电极和P电极， 且露出N电极和P电极的部分表面。该钝化层还可以覆盖上述ΙΤ0层未被P电极覆盖的部 分。钝化层用于对芯片的N电极、P电极、ΙΤ0层起保护作用。
[0074] 在本实施例中，多个不连续的N型刻蚀区域可以呈直线排布，也可以不规则排布。 每个N型刻蚀区域的刻蚀平面的形状可以是矩形、圆形或者不规则图形。N电极可以是条 状，其厚度可以是固定地，即随着其长度方向延伸厚度不变，也可以是不固定的；当然，N电 极也可以是其他形状。
[0075] 在本实施例中，电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，这种设计可 以节约材料，减小成本。在其他实施例中，电流阻挡层覆盖区域不限于此，除去刻蚀平面和 P电极的第一部分下的P型层的表面外，其他区域均可设置电流阻挡层，也就是说还可以在 P型层表面设置其他覆盖部分。在本实施例中，P电极的第一部分为圆柱体状，第二部分为 长方体状，二者连为一体，表面处于同一平面内。容易知道，P电极的形状不限于此。
[0076] 本发明实施例通过在N型层、多量子阱和P型层上设置不连续的N型刻蚀区域，N 型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，刻蚀平面处于N型层上，台阶为依次经过N型层、多量子 阱和P型层的斜面，电流阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀 的P型层和台阶上，电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在P型层上一连续未刻蚀的区域，N 电极覆盖电流阻挡层的第一个覆盖部分以及不连续的N型刻蚀区域；由于N型刻蚀区域是 不连续地，因此减少了制作N电极所需的N型刻蚀区域，在N电极下制作一定的电流阻挡 层，在保持芯片面积以及可靠性的情况下，实现芯片有效发光面积的增加，进而提高芯片亮 度。
[0077] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0078] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括：衬底、依次覆盖在所述衬底上的N 型层、多量子阱和P型层，其特征在于，所述N型层、多量子阱和P型层上设有多个不连续的 N型刻蚀区域，每个所述N型刻蚀区域包括刻蚀平面和台阶，所述刻蚀平面处于所述N型层 上，所述台阶为依次经过所述N型层、所述多量子阱和所述P型层的斜面； 所述发光二极管芯片还包括：电流阻挡层、N电极和P电极； 所述电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，所述电流阻挡层的第一个覆 盖部分覆盖在所述多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和所述台阶上，所述电流 阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在所述P型层上一连续未刻蚀的区域上； 所述N电极覆盖所述电流阻挡层的第一个覆盖部分以及所述多个不连续的N型刻蚀区 域的刻蚀平面； 所述P电极包括覆盖在所述P型层的表面的第一部分和覆盖在所述电流阻挡层的第二 个覆盖部分上的第二部分，所述第一部分和所述第二部分连接。
2. 如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述电流阻挡层为二氧化硅层 或氮化硅层。
3. 如权利要求1或2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括 氧化铟锡层，所述氧化铟锡层设于所述电流阻挡层和所述P电极的第一部分之间。
4. 如权利要求1或2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括 设置在芯片表层的钝化层，所述钝化层覆盖所述N电极和所述P电极，且露出所述N电极和 所述P电极的部分表面。
5. -种发光二极管芯片制造方法，其特征在于，所述方法包括： 在蓝宝石衬底上依次沉积N型层、多量子阱和P型层； 在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀多个不连续的N型刻蚀区域，每个所述N型刻蚀 区域包括刻蚀平面和台阶，所述刻蚀平面处于所述N型层上，所述台阶为依次经过所述N型 层、所述多量子阱和所述P型层的斜面； 生长电流阻挡层，所述电流阻挡层包括第一个覆盖部分和第二个覆盖部分，所述电流 阻挡层的第一个覆盖部分覆盖在所述多个不连续的N型刻蚀区域间未刻蚀的P型层和所述 台阶上，所述电流阻挡层的第二个覆盖部分覆盖在所述P型层上一连续未刻蚀的区域上； 分别在生长P电极和N电极，所述N电极覆盖所述电流阻挡层的第一个覆盖部分以及 所述多个不连续的N型刻蚀区域的刻蚀平面，所述P电极包括覆盖在所述P型层的表面的 第一部分和覆盖在所述电流阻挡层的第二个覆盖部分上的第二部分，所述第一部分和所述 第二部分连接。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在N型层、多量子阱和P型层上刻蚀多 个不连续的N型刻蚀区域，包括： 在所述P型层的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图形； 对所述光阻剂上的图形进行刻蚀，得到所述N型刻蚀区域； 去除剩余光阻剂。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生长电流阻挡层，包括： 在所述N型刻蚀区域和未刻蚀的所述P型层的表面沉积一层硅化物； 在所述硅化物的表面旋涂一层光阻剂，使用自然光刻蚀法在表面形成图形； 对所述光阻剂上的图形进行腐蚀或刻蚀，除去所述刻蚀平面上的所述电流阻挡层； 去除剩余光阻剂。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述硅化物为二氧化硅或氮化硅。
9. 如权利要求5?8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述电流阻 挡层和所述P电极的第一部分之间生长氧化铟锡层。
10. 如权利要求5?8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 在芯片表层生长钝化层，所述钝化层覆盖所述N电极和所述P电极，且露出所述N电极 和所述P电极的部分表面。
【文档编号】H01L33/00GK104218133SQ201410424185
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】张威, 林凡, 王江波 申请人:华灿光电股份有限公司