一种发光二极管芯片结构及其制作方法与流程

本发明属于半导体照明领域，具体涉及一种发光二极管芯片结构及其制作方法。

背景技术：

常规ito层（indiumtinoxides透明电流扩展层）被pv层（passivation钝化层）和第二导电类型半导体层包裹，ito材料容易泄露到侧壁上，导致发光二极管漏电。

技术实现要素：

本发明提供了一种发光二极管芯片结构，依次包括：第一导电类型半导体层、发光层和第二导电类型半导体层，还包括透明电流扩展层和钝化层，发光二极管具有相邻的由第一导电类型半导体层构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层构成的第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面之间具有侧壁，透明电流扩展层与第二台阶面接触，与第二台阶面接触的透明电流扩展层距离第二台阶面边缘的距离不大于5μm，或者透明电流扩展层超出第二台阶面边缘，透明电流扩展层不与发光层或者第一导电类型半导体层接触，所述侧壁上覆盖有钝化层。

优选地，所述侧壁为倾斜的。

优选地，所述侧壁与竖直方向的倾斜角度为5°~15°。

优选地，所述钝化层与透明电流扩展层接触，透明电流扩展层覆盖在钝化层之上。

优选地，所述透明电流扩展层覆盖区域最少包括钝化层对应发光层的位置。

优选地，与第二台阶面接触的透明电流扩展层距离第二台阶面边缘的距离不大于2μm。

优选地，所述透明电流扩展层的厚度为10nm~200nm。

优选地，所述钝化层的厚度为0.1nm-250nm。

优选地，所述透明电流扩展层选用的材料折射率小于钝化层的折射率小于第一导电类型半导体层或第二导电类型半导体层或发光层的折射率。

优选地，所述覆盖在钝化层之上的透明电流扩展层离散分布。

优选地，透明电流扩展层包括脊状结构。

优选地，所述脊状结构具有导光的能力。

优选地，所述脊状结构相互间距离为100nm~1000nm。

优选地，所述脊状结构的横截面为三角形或弧形或梯形或方形。

优选地，所述第一台阶面属于非电极窗口。优选地，所述透明电流扩展层的材料包括ito或者zno，所述钝化层的材料包括sio2、aln,或者al2o3。

本发明还提供了一种发光二极管芯片制作方法，用于制作芯片表面的透明电流扩展层和钝化层，包括制作步骤：

步骤1、提供外延片，外延片依次包括第一导电类型半导体层、发光层、第二导电类型半导体层；

步骤2、在第二导电类型半导体层上通过制作芯片图形，制作出由第一导电类型半导体层构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层构成的第二台阶面，其中在第一台阶面和第二台阶面之间制作出侧壁；

步骤3、在所述侧壁上堆叠钝化层，所述钝化层与第二台阶面接触部分到第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者钝化层不与第二台阶面接触；

步骤4、在第二台阶面或钝化层上堆叠透明电流扩展层。

优选地，所述侧壁为倾斜的，与竖直方向倾斜角度为5°~15°。

优选地，所述钝化层用原子沉积设备堆叠制作。

优选地，所述透明电流扩展层选用的材料折射率小于钝化层的折射率小于第一导电类型半导体层或第二导电类型半导体层或发光层。

优选地，所述步骤2后对侧壁进行图形化。

优选地，所述透明电流扩展层距离第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者透明电流扩展层超出第二台阶面边缘。

优选地，在步骤3和步骤4之间，对钝化层进行图形化处理。

优选地，对步骤4堆叠的透明电流扩展层进行图形化处理，至少部分透明电流扩展层形成脊状结构。

本发明至少具备以下有益效果：所述钝化层与第二台阶面接触，与第二台阶面接触部分的钝化层到第二台阶面边缘的距离很小，可以为透明电流扩展层在第二台阶面上提供更大的覆盖面积，同时也大幅降低了透明电流扩展层材料泄露导致的漏电异常。本发明的其他有益效果将在实施例中进行具体的陈述。

附图说明

图1为本发明实施例1之步骤1的结构示意图；

图2为本发明实施例1之步骤2的结构示意图；

图3为本发明实施例1之步骤3的结构示意图；

图4为本发明实施例1之步骤4的结构示意图；

图5为本发明实施例2之侧壁图形化后的局部示意图；

图6为本发明实施例2之侧壁覆盖上钝化层后的局部示意图；

图7为本发明实施例2之钝化层与第二台阶面接触的结构示意图；

图8为本发明实施例2之钝化层不与第二台阶面接触的结构示意图；

图9为本发明实施例2之透明电流扩展层覆盖在钝化层之上的结构示意图；

图10为沿图9的a方向剖开后的局部结构示意图。

图11为实施例2的局部结构立体示意图。

图12为本发明实施例7之图形化透明电流扩展层的结构示意图。

附图标注：1、衬底，2、第一导电类型半导体层，3、发光层，4、第二导电类型半导体层，5、侧壁，6、钝化层，7、透明电流扩展层，8、第一台阶面非电极窗口区。

具体实施方式

下面将结合示意图对发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

实施例1

本实施例提供了一种发光二极管芯片的制作工艺，用于制作芯片表面的透明电流扩展层和钝化层，包括制作步骤：

步骤1、参看图1，提供外延片，外延片依次包括衬底1、第一导电类型半导体层2、发光层3、第二导电类型半导体层4，制作出外延发光结构；

步骤2、参看图2，在第二导电类型半导体层4上通过制作芯片mesa（台面）图形，制作出由第一导电类型半导体层2构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层4构成的第二台阶面，做出电极窗口，其中在第一台阶面和第二台阶面之间制作出侧壁5；

步骤3、参看图3，在所述侧壁上堆叠pv层（钝化层6），钝化层6用于防止导电材料泄露，造成发光二极管短路，所述钝化层6与第二台阶面接触部分到第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者钝化层6不与第二台阶面接触，为后面透明电流扩展层7在第二台阶面上预留足够的空间；

步骤4、参看图4，在第二台阶面或钝化层6上堆叠透明电流扩展层7，透明电流扩展层7相比常规结构，可以实现完全覆盖第二台阶面，具有更加优良的电流扩展性，使电流均匀的在发光二极管外延层内分布，特别是在第二导电类型半导体层4上电流均匀分布。

完成步骤4后，分布在第二台阶面和透明电流扩展层7上制作电极。

实施例2

本实施例提供了一种发光二极管芯片的制作工艺，用于制作芯片表面的钝化层6和透明电流扩展层7，包括制作步骤：

步骤1、提供外延片，外延片依次包括衬底1、第一导电类型半导体层2、发光层3、第二导电类型半导体层4，制作出外延发光结构；

步骤2、在第二导电类型半导体层4上通过制作芯片mesa（台面）图形，制作出由第一导电类型半导体层2构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层4构成的第二台阶面，做出电极窗口，其中在第一台阶面和第二台阶面之间制作出侧壁5，所述侧壁5为倾斜的，所述侧壁5与竖直方向的倾斜角度为5°~15°，参看图5，对侧壁5进行图形化处理；

步骤3、参看图6，在倾斜的图形化侧壁上用原子沉积设备堆叠厚度为0.1nm~250nm的图形化钝化层6，利用原子沉积设备更适合于超薄钝化层6的堆叠，避免过厚的多层膜结构，增强出光效率，同时这种方法制作的钝化层6有效地增加了均匀性和粘附性，起到更加的钝化保护效果，在倾斜的侧壁5上堆叠效果更佳于竖直侧壁5，钝化层6更均匀地分布在侧壁5上，起到更好的防短路效果，造成发光二极管短路，所述钝化层6与第二台阶面接触部分到第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者钝化层6不与第二台阶面接触，为后面透明电流扩展层7在第二台阶面上预留足够的空间；

步骤4、在第二台阶面或钝化层6上堆叠图形化透明电流扩展层7，根据前述步骤的区别，分别得到图7或者图8（即选择钝化层6不与第二台阶面接触）或者图9（即选择在钝化层6上堆叠图形化透明电流扩展层7，透明电流扩展层覆盖区域最少包括钝化层对应发光层的位置）的结构。其中，图10为图9的a方向在侧壁堆叠的局部剖视俯视示意图，实际制作中，侧壁、钝化层或透明电流扩展层也可以设置成离散型图形，例如采用离散的条状导光柱结构。

参看图11的结构，在该结构基础上，选择图形化透明电流扩展层7选用的材料折射率小于图形化钝化层6的折射率小于第一导电类型半导体层2或第二导电类型半导体层4或发光层3，形成类似导光柱的结构，降低全反射吸光，增加光萃取效率，也提高了垂直于第二台阶面方向的出光。

完成步骤4后，分布在第二台阶面和透明电流扩展层7上制作电极。

实施例3

本实施例跟实施例2的区别在于，不对侧壁5进行图形化处理，而是直接在侧壁5上沉积钝化层6，对钝化层6进行图形化处理，再在钝化层6上堆叠图形化透明电流扩展层7。或者本实施例也可以，不对侧壁和钝化层6进行图形化处理，直接对透明电流扩展层7进行图形化处理。本实施例相比实施例2的优势在于，更好的保护了第一导电类型半导体层2、发光层3、第二导电类型半导体层4，避免造成外延损伤，降低亮度。

实施例4

本实施例提供一种发光二极管结构，依次包括：衬底1、第一导电类型半导体层2、发光层3和第二导电类型半导体层4，还包括钝化层6和透明电流扩展层7，发光二极管具有相邻的由第一导电类型半导体层2构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层4构成的第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面之间具有侧壁5，透明电流扩展层7与第二台阶面接触，与第二台阶面接触的透明电流扩展层7距离第二台阶面边缘的距离不大于5μm，优选地，透明电流扩展层7距离第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者透明电流扩展层7超出第二台阶面边缘，透明电流扩展层7不与发光层3或者第一导电类型半导体层2接触，所述透明电流扩展层7的厚度为10nm~200nm，透明电流扩展层7如果设置的太厚，将降低光取出效率。所述侧壁5上覆盖有钝化层6，钝化层6的厚度为5nm~250nm，所述钝化层6与第二台阶面接触，与第二台阶面接触部分的钝化层到第二台阶面边缘的距离不大于2μm，所述钝化层6与透明电流扩展层7不接触或者透明电流扩展层7接触钝化层6但未覆盖在钝化层6之上，本实施例的优势在于制作简单，可以为透明电流扩展层7在第二台阶面上提供更大的覆盖面积，同时也大幅降低了透明电流扩展层7材料泄露导致的漏电异常。所述第一导电类型半导体层2可以采用n型半导体材料，第二导电类型半导体层4可以采用p型半导体材料。

实施例5

参看图7，本实施例提供一种发光二极管结构，依次包括：衬底1、第一导电类型半导体层2、发光层3和第二导电类型半导体层4，还包括钝化层6和透明电流扩展层7，发光二极管具有相邻的由第一导电类型半导体层2构成的第一台阶面和由第二导电类型半导体层4构成的第二台阶面，第一台阶面和第二台阶面之间具有侧壁5，所述侧壁5为倾斜的，与竖直方向倾斜角度为5°~15°，透明电流扩展层7与第二台阶面接触，与第二台阶面接触的透明电流扩展层7距离第二台阶面边缘的距离不大于5μm，优选地，透明电流扩展层7距离第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者参看图8，钝化层不与第二台阶面上表面接触，透明电流扩展层7超出第二台阶面边缘，透明电流扩展层7不与发光层3或者第一导电类型半导体层2接触，所述透明电流扩展层7的厚度为10nm~200nm，透明电流扩展层7如果设置的太厚，将降低光取出效率。所述侧壁5上覆盖有钝化层6，钝化层6的厚度为0.1nm~200nm，所述钝化层6与第二台阶面接触，与第二台阶面接触部分的钝化层6到第二台阶面边缘的距离不大于2μm，或者，所述钝化层6与透明电流扩展层7接触，透明电流扩展层7覆盖在钝化层6之上。透明电流扩展层7选用的材料折射率小于钝化层6的折射率小于第一导电类型半导体层2或第二导电类型半导体层4或发光层3，钝化层6部分覆盖到第一台阶面上，防止透明电流扩展层7材料泄露导致的电路短路。

实施例6

本实施例跟实施例5的区别在于，侧壁5为图形化结构，例如侧壁5表面为波浪型，钝化层6跟透明电流扩展层7依次覆盖在侧壁5之上，均可以部分设置成脊状图形化结构，脊状结构的横截面为三角形或弧形或方形或梯形，将透明电流扩展层设置为脊状图形化结构，脊状结构相互间的距离为100nm~1000nm，形成类似导光柱结构，提高光萃取效率。透明电流扩展层7采用ito或者zio，钝化层6采用透明绝缘材料，例如采用sio2、aln或al2o3。

实施例7

本实施例跟实施例5的区别在于，参看图12，透明电流扩展层7制作成图形化结构设置在钝化层6上，或者钝化层6也为图形化结构。相比实施例6，本实施例不损伤第一导电类型半导体层2、发光层3或第二导电类型半导体层4等外延层的情况下制作导光柱。减少因为外延层损失造成的光衰减。

实施例8

本实施例跟实施例5的区别在于，参看图8，第一台阶面可以选择在第一台阶面非电极窗口区8，即在与第一台阶面非电极窗口区域8连接的侧壁5上制作图形化结构的钝化层6和图形化结构的透明电流扩展层7。