一种发光二极管芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发光二极管芯片，属于LED【技术领域】。所述发光二极管芯片包括：衬底、n型掺杂氮化镓层、量子阱层、p型掺杂氮化镓层、电流扩散层、保护层、N电极和P电极，在n型掺杂氮化镓层、量子阱层、p型掺杂氮化镓层和电流扩散层上刻蚀有一个台阶，台阶由n型掺杂氮化镓层的表面、电流扩散层的表面以及连接n型掺杂氮化镓层的表面和电流扩散层的表面的台阶面构成，电流扩散层的中部设有蚀孔，P电极安装在p型掺杂氮化镓层的表面上且伸出蚀孔，N电极安装在n型掺杂氮化镓层的表面上，保护层覆盖在台阶上，台阶面与n型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°～144°，保护层的厚度为600～1000埃。
【专利说明】一种发光二极管芯片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED (Light Emitting D1de,发光二极管)【技术领域】,特别涉及一种发光二极管芯片。
【背景技术】
[0002]发光二极管可以将电能转化为光能。与传统的照明器件相比，发光二极管具有工作电压和工作电流低、使用寿命长、可靠性高以及亮度高等特点，其中发光二极管由发光二极管芯片经过芯片封装工艺制备而成。
[0003]现有技术中，应用最广泛的发光二极管芯片包括:衬底层、层叠在衬底上的η型掺杂氮化镓层、层叠在η型掺杂氮化镓层上的量子阱层、层叠在量子阱层上的P型掺杂氮化镓层和层叠在P型掺杂氮化镓层上的电流扩散层。在依次层叠的η型掺杂氮化镓层、量子阱层、P型掺杂氮化镓层和电流扩散层上刻蚀有一个台阶，台阶由电流扩散层的表面，η型掺杂氮化镓层的表面以及连接电流扩散层的表面与η型掺杂氮化镓层的表面的台阶面构成，在η型掺杂氮化镓层上设有N电极，在P型掺杂氮化镓层表面设有P电极，在台阶上覆盖有保护层。
[0004]在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]由于台阶面与η型掺杂氮化镓层垂直分布，保护层在台阶面上分布不均匀，导电颗粒容易吸附在台阶面上，造成短路、漏电的现象，使得发光二极管的静电防护能力较差。
实用新型内容
[0006]为了解决现有技术中发光二极管的静电防护能力较差的问题，本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片。所述技术方案如下:
[0007]本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片，包括衬底、η型掺杂氮化镓层、量子阱层、P型掺杂氮化镓层、电流扩散层、保护层、N电极和P电极，所述η型掺杂氮化镓层覆盖在所述衬底上，所述量子阱层覆盖在所述η型掺杂氮化镓层上，所述P型掺杂氮化镓层覆盖在所述量子阱层上，所述电流扩散层覆盖在所述P型掺杂氮化镓层上，在所述η型掺杂氮化镓层、所述量子阱层、所述P型掺杂氮化镓层和所述电流扩散层上刻蚀有一个台阶，所述台阶由所述η型掺杂氮化镓层的表面、所述电流扩散层的表面以及连接所述η型掺杂氮化镓层的表面和所述电流扩散层的表面的台阶面构成，所述电流扩散层的中部设有蚀孔，所述P电极安装在所述P型掺杂氮化镓层的表面上且伸出所述蚀孔，所述N电极安装在所述η型掺杂氮化镓层的表面上，所述保护层覆盖在所述台阶上，所述台阶面与所述η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，所述保护层的厚度为600?1000埃。
[0008]在本实用新型实施例的一种实现方式中，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述P型掺杂氮化镓层的表面的距离大于所述量子阱层与所述P型掺杂氮化镓层的厚度之和，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述P型掺杂氮化镓层的表面的距离小于所述η型掺杂氮化镓层、所述量子层和所述P型掺杂氮化镓层三层的厚度之和。
[0009]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述Ρ型掺杂氮化镓层的表面的距离为13000?15000埃。
[0010]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述蚀孔为圆柱形，在所述蚀孔的内壁均匀分布有6个槽口。
[0011]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述保护层为二氧化硅保护层。
[0012]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述电流扩散层为氧化铟锡电流扩散层。
[0013]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述电流扩散层的厚度为1000?1500 埃。
[0014]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述衬底为蓝宝石衬底或碳化硅衬
。
[0015]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述量子阱层为铟镓氮层。
[0016]在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述量子阱层厚度为30埃。
[0017]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:在η型掺杂氮化镓层、量子阱层、Ρ型掺杂氮化镓层和电流扩散层上刻蚀有一个台阶，且台阶面与η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，使保护层能够均匀的覆盖在发光二极管芯片的台阶面上，对发光二极管能够起到很好的保护作用，能有效避免导电颗粒附着在台阶面上，造成短路以及漏电的现象，有效的提高了发光二极管的静电防护能力，大大提升了 LED芯片的可靠性，延长了 LED芯片使用寿命；同时，由于台阶面与η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，保护层只要600?1000埃的厚度即可以对台阶实现良好的覆盖降低了保护层的厚度，使得保护层对可见光透过率的影响降到足够小的可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
[0019]图1是本实用新型实施例提供的一种发光二极管芯片的截面示意图；
[0020]图2是本实用新型实施例提供的一种发光二极管芯片的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0022]实施例
[0023]本实用新型实施例提供了一种发光二极管芯片，参见图1和图2，发光二极管芯片包括:衬底100、η型掺杂氮化镓层101、量子阱层102、ρ型掺杂氮化镓层103、电流扩散层104、保护层108、Ν电极106和Ρ电极105，η型掺杂氮化镓层101覆盖在衬底100上，量子阱102层覆盖在η型掺杂氮化镓层101上，ρ型掺杂氮化镓层103覆盖在量子阱层102上，电流扩散层104覆盖在ρ型掺杂氮化镓层103上，在η型掺杂氮化镓层101、量子阱层102、P型掺杂氮化镓层103和电流扩散层104上刻蚀有一个台阶107，台阶107由η型掺杂氮化镓层101的表面、电流扩散层104的表面以及连接η型掺杂氮化镓层101的表面和电流扩散层104的表面的台阶面构成，电流扩散层104的中部设有蚀孔109，P电极105安装在ρ型掺杂氮化镓层103的表面上且伸出蚀孔109，N电极106安装在η型掺杂氮化镓层101的表面上，保护层108覆盖在台阶107上。具体地，台阶107的台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面的夹角为135°?144°，保护层108的厚度为600?1000埃。
[0024]具体地，发光二极管芯片是在对外延片进行掩膜、刻蚀、镀膜等工艺后，对外延片进行切割而得到，因此发光二极管芯片切片的形状可以是圆形，也可以是方形，还可以是其它形状，其形状由工艺条件决定。
[0025]优选地，η型掺杂氮化镓层101可以通过化学气相沉积法沉积在衬底100上，通过工艺控制η型掺杂氮化镓层101的厚度，形状与衬底101相同。
[0026]进一步地，在量子阱层102上覆盖着一层ρ型掺杂氮化镓层103，具体地，也可以通过化学气相沉积法的工艺，将P型掺杂氮化镓层103沉积在量子阱层102上。
[0027]进一步地，在η型掺杂氮化镓层101、量子阱层102、ρ型掺杂氮化镓层103和电流扩散层104上刻蚀有一个台阶107，台阶107包括η型掺杂氮化镓层101的表面、电流扩散层104的表面以及连接η型掺杂氮化镓层101的表面和电流扩散层104的表面的台阶面。
[0028]具体地，台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面的夹角为Z Α，进一步地，Z A的大小为135°?144°。需要说明的是，一方面受LED芯片尺寸的限制，台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面的夹角Z A不能太大，另一方面，相比于现有技术中，台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面垂直的情况，为了使本实用新型实施例的有益效果得以最优化，台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面的夹角Z A不宜过小。
[0029]进一步地，P电极105通常被称为阳极电极，其形状可以有多种，本实用新型实施例并不对此进行限制。N电极106通常被称为阴极电极，其形状亦可以有多种，本实用新型实施例亦不对此进行限制。
[0030]需要说明的是，η型掺杂氮化镓层101的表面与ρ型掺杂氮化镓层103的表面的距离大于量子阱层102与ρ型掺杂氮化镓层103的厚度之和，η型掺杂氮化镓层101的表面与P型掺杂氮化镓层103的表面的距离小于η型掺杂氮化镓层101、量子层102和ρ型掺杂氮化镓层103三层的厚度之和。亦即，台阶面上端与ρ型掺杂氮化镓层103的表面连接，台阶面下端并不延生到η型掺杂氮化镓层101的底部。
[0031]需要说明的是，η型掺杂氮化镓层101的表面与ρ型掺杂氮化镓层103的表面的距离为13000?15000埃。现有技术中η型掺杂氮化镓层101的表面与ρ型掺杂氮化镓层103的表面的距离为9000?12000埃，相比之下，η型掺杂氮化镓层101的表面与ρ型掺杂氮化镓层103的表面的距离增加了，可以避免正向电压偏高，使得工艺窗口更大。
[0032]进一步地，设于电流扩散层104的中部的蚀孔109为圆柱形，在蚀孔109的内壁均匀分布有6个槽口 110。具体地，6个槽口 110的主要作用是增大了 P电极105与ρ型掺杂氮化镓层103以及电流扩散层104的接触面积，同时也增大了 P电极105与ρ型掺杂氮化镓层103以及电流扩散层104的附着力，更有利于提高发光二极管的稳定性。
[0033]进一步地，保护层108为二氧化硅保护层。具体地，保护层108由覆盖在电流扩散层104上的1081部分、覆盖在台阶面上的1082部分以及覆盖在η型掺杂氮化镓层101上的1083部分。由于二氧化硅结构稳定、化学性质不活泼因此适用于作为保护层的材料。
[0034]优选地，保护层108的厚度为600?1000埃。具体地，由于台阶107的台阶面与η型掺杂氮化镓层101的表面的夹角为135°?144°，所以保护层108只需要600?1000埃的厚度，即可对台阶107实现良好的保护效果，同时，使得保护层对可见光透过率的影响降到足够小的可能。相比于现有厚度为2400?4000埃的保护层，本实施例厚度为600?1000埃的保护层108在同样保证电极性能的前提下，镀膜时间更短，且更节省原材料。
[0035]优选地，电流扩散层104为氧化铟锡电流扩散层。需要说明的是，氧化铟锡由于同时具有良好的导电性和良好的光学透明性而被选择为电流扩散层104的材料。
[0036]需要说明的是，电流扩散层104的厚度为1000?1500埃。相较于现有技术中2000?2500埃的电流扩展层，本实施例中的电流扩展层对可见光的透过率更高。
[0037]进一步地，衬底100为蓝宝石衬底或碳化硅衬底，具体地，由于蓝宝石和碳化硅具有宽带隙、耐高温、耐腐蚀的优良特性而被选作衬底材料。
[0038]进一步地，量子阱层102是铟镓氮层，具体地，采用铟镓氮由于具有良好的光电性能，而被选作量子阱层102的材料。
[0039]需要说明的是，量子阱层102厚度为30埃，具体地，量子阱层的厚度相对而言非常小，是为了使量子阱层产生的电子与空穴结合时，以变化的电场而不是光子的形式释放能量，电场的作用使邻近的量子点中产生新的电子和空穴，从而令它们结合并放出光子。
[0040]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:在η型掺杂氮化镓层、量子阱层、Ρ型掺杂氮化镓层和电流扩散层上刻蚀有一个台阶，且台阶面与η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，使保护层能够均匀的覆盖在发光二极管芯片的台阶面上，对发光二极管能够起到很好的保护作用，能有效避免导电颗粒附着在台阶面上，造成短路以及漏电的现象，有效的提高了发光二极管的静电防护能力，大大提升了 LED芯片的可靠性，延长了 LED芯片使用寿命；同时，由于台阶面与η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，保护层只要600?1000埃的厚度即可以对台阶实现良好的覆盖降低了保护层的厚度，使得保护层对可见光透过率的影响降到足够小的可能。
[0041]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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】
1.一种发光二极管芯片，包括衬底、η型掺杂氮化镓层、量子阱层、Ρ型掺杂氮化镓层、电流扩散层、保护层、Ν电极和Ρ电极，所述η型掺杂氮化镓层覆盖在所述衬底上，所述量子阱层覆盖在所述η型掺杂氮化镓层上，所述ρ型掺杂氮化镓层覆盖在所述量子阱层上，所述电流扩散层覆盖在所述Ρ型掺杂氮化镓层上，在所述η型掺杂氮化镓层、所述量子阱层、所述Ρ型掺杂氮化镓层和所述电流扩散层上刻蚀有一个台阶，所述台阶由所述η型掺杂氮化镓层的表面、所述电流扩散层的表面以及连接所述η型掺杂氮化镓层的表面和所述电流扩散层的表面的台阶面构成，所述电流扩散层的中部设有蚀孔，所述Ρ电极安装在所述Ρ型掺杂氮化镓层的表面上且伸出所述蚀孔，所述Ν电极安装在所述η型掺杂氮化镓层的表面上，所述保护层覆盖在所述台阶上，其特征在于，所述台阶面与所述η型掺杂氮化镓层的表面的夹角为135°?144°，所述保护层的厚度为600?1000埃。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述Ρ型掺杂氮化镓层的表面的距离大于所述量子阱层与所述Ρ型掺杂氮化镓层的厚度之和，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述ρ型掺杂氮化镓层的表面的距离小于所述η型掺杂氮化镓层、所述量子层和所述Ρ型掺杂氮化镓层三层的厚度之和。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述η型掺杂氮化镓层的表面与所述Ρ型掺杂氮化镓层的表面的距离为13000?15000埃。
4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述蚀孔为圆柱形，在所述蚀孔的内壁均匀分布有6个槽口。
5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述保护层为二氧化硅保护层。
6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述电流扩散层为氧化铟锡电流扩散层。
7.根据权利要求6所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述电流扩散层的厚度为1000 ?1500 埃。
8.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底或碳化硅衬底。
9.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述量子阱层为铟镓氮层。
10.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述量子阱层厚度为30埃。
【文档编号】H01L33/20GK204067416SQ201420403829
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】蒋敏, 邓小强 申请人:华灿光电(苏州）有限公司