一种led芯片及led芯片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体涉及一种光电性好、结构简单、成本低的LED芯片及制备方法。
【背景技术】
[0002]LED (Light Emitting D1de)，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。
[0003]由于LED芯片的电流积聚效应特别明显，即电流主要集中在电极正下方的发光层部分区域，横向扩展比较小，电流分布很不均匀，导致局部电流密度过大，热量过高，大大降低了芯片的使用效率和寿命。同时，在此区域电流密度最大，自然发光强度也最大，但此区域出射的光绝大部分会被正上方的不透光电极所遮挡，导致LED的出光效率降低。为了解决上述问题，行业内的普遍方法是在P型半导体层和P型电极之间直接镀上一层绝缘介质作电流阻挡层，如中国实用新型专利CN201410006643所揭示的一种LED芯片。这样虽然能够减少电极下方的电流比例，在一定程度上增加电流的扩散性，但也同时出现一些缺陷需要进行改善:1.由于电流阻挡层的阻挡作用，在电流阻挡层正下方的有源层未被充分利用；2.LED芯片有源层发出的光进入电极区域，易被电极所吸收，从而降低了出光效率。
[0004]对于上述提出的缺陷，设计者基本已放弃利用电流阻挡层正下方的有源层，在现有的技术中，针对第二个缺陷，设计者在电极结构中加入金属铝层，以提高电极的反射率，但是，在LED芯片的制程中，湿法蚀刻及干法蚀刻(ICP蚀刻)均需使用含氯的化学物质，电极结构中的铝一旦与氯离子接触就会发生化学反应，形成铝污染，电极易脱落进而造成产品的重工或报废。针对防止出现铝污染，最佳的措施是增加电极结构中金(Au)的厚度，利用金完全覆盖铝层。虽然解决了吸光和铝污染的问题，但在LED芯片制程中，金的成本占最主要的部分，增加金的厚度无疑大大增加了生产成本。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的问题是提供一种光电性好、结构简单、成本低的LED芯片。
[0006]为解决上述问题，本发明提供的一种LED芯片，包括:衬底、N型层、有源层、P型层、电流阻挡层、第一电流扩散层、第二电流扩散层、正电极、负电极，所述衬底上依次设有N型层、有源层、P型层，所述在部分P型层表面蚀刻至裸露出N型层，负电极设于该裸露的N型层上，并与N型层形成欧姆接触，所述第二电流扩散层设于P型层表面，电流阻挡层设于第二电流扩散层表面，所述第二电流扩散层在延伸面上相对于叠加设置在其上的电流阻挡层具有外露区域，第一电流扩散层设于电流阻挡层及P型层表面，并与外露于电流阻挡层的第二电流扩散层欧姆接触，所述正电极设于位于电流阻挡层表面的第一电流扩散层上，所述正电极、第一电流扩散层、第二电流扩散层、P型层之间的接触面均形成欧姆接触。
[0007]本发明的一种优选方案，所述第一电流扩散层、第二电流扩散层均为透光的导电材料，所述电流阻挡层为透光的绝缘材料。
[0008]本发明的另一种优选方案，所述第二电流扩散为ΙΤ0膜层、氧化锌膜层或石墨烯膜层。
[0009]本发明的另一种优选方案，所述第一电流扩散层、电流阻挡层、第二电流扩散层通过厚度和/或折射率构建出一反射膜系。
[0010]本发明的另一种优选方案，所述第二电流扩散层在周边上外露出电流阻挡层之外。
[0011]本发明的另一种优选方案，所述第二电流扩散层外露于电流阻挡层周边的宽度为2-5 μ mD
[0012]本发明的另一种优选方案，还包括一保护层，所述保护层包覆在P型层、第一电流扩散层、N型层、及P型层与N型层交界处的表面，且正电极、负电极暴露在该保护层外。
[0013]本发明的另一种优选方案，所述保护层为透光绝缘材料。
[0014]本发明还提供一种LED芯片的制备方法，包括如下步骤:
51:在衬底在依次生长N型层、有源层、P型层；
52:在部分P型层表面蚀刻至裸露出N型层；
53:在P型层表面制备一第二电流扩散层；
S4:在该第二电流扩散层表面制备一电流阻挡层，且使所述第二电流扩散层在延伸面上相对于叠加设置在其上的电流阻挡层具有外露区域；
55:在该电流阻挡层及P型层表面制备一第一电流扩散层，第一电流扩散层、第二电流扩散层、P型层之间的接触面形成欧姆接触；
56:在第一电流扩散层与N型层表面分别制备正电极、负电极；
57:在P型层、第一电流扩散层、N型层、及P型层与N型层交界处的表面制备一保护层，且正电极、负电极暴露在该保护层外。
[0015]通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果:
1.在电流阻挡层与P型层间加入一第二电流扩散层，该第二电流扩散层与P型层及第一电流扩散层形成欧姆接触，电流从正电极流入，在由第一电流扩散层扩散的同时，一部分电流依次经过第一电流扩散层、第二电流扩散层、P型层，再流至电流阻挡层正下方的有源层，使电流阻挡层下的有源层被充分利用，提高发光效率，增大有源层的利用区域同时减小电流密度，降低LED芯片的电压。
[0016]2.在正电极下方形成第一电流扩散层/电流阻挡层/第二电流扩散层的结构，该结构的相邻层折射率不同，进入该结构层的光有机会被反射，减少被正电极吸收的光量，提高出光率。
[0017]3.在第一电流扩散层/电流阻挡层/第二电流扩散层的结构具有反射光的效果下，电极结构中就无需再设置金属铝反射层，从而节省为保护该铝层所增加的金厚度，进而降低LED芯片的生产成本。
【附图说明】
[0018]图1所不为实施例提供的LED芯片结构不意图； 图2所示为实施例提供的LED芯片制程结构示意图一；
图3所示为实施例提供的LED芯片制程结构示意图二 ；
图4所示为实施例提供的LED芯片制程结构示意图三；
图5所示为实施例提供的LED芯片制程结构示意图四；
图6所示为实施例提供的LED芯片制程结构示意图五；
图7所示为实施例提供的LED芯片正电极下方各膜层的有效反射光路示意图；
图8所示为本发明提供的结构图与现有结构的电压对比示意图；
图9所示为本发明提供的结构图与现有结构的亮度对比示意图。
【具体实施方式】
[0019]为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
[0020]现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0021]参照图1所示，本发明提供的LED芯片，包括:衬底101、N型层102、有源层103、P型层104、电流阻挡层30、第一电流扩散层20、第二电流扩散层40、正电极601、负电极602、保护层50，在衬底101上依次生长N型层102、有源层103、P型层104，在P型层104表面部分区域蚀刻至裸露出N型层102，负电极602设于N型层102上，并N型层102形成欧姆接触。在P型层104表面设有折射率为nl的第二电流扩散层40，在该第二电流扩散层40表面设有折射率为n2的电流阻挡层30，第二电流扩散层40周边外露于电流阻挡层30，在P型层104、电流阻挡层30表面设有折射率为n3的第一电流扩散层20，正电极601设于电流阻挡层30上方的第一电流扩散层20上，正电极601、第一电流扩散层20、第二电流扩散层40、P型层104之间的接触面均形成欧姆接触，在除正电极601、负电极602之外的LED芯片表面覆盖一层保护层50。电流从正电极601导入，因正电极601正下方的电流阻挡层30的阻挡，使电流经第一电流扩散层20扩散至P型层104表面，同时一部分电流依次经过第一电流扩散层20、第二电流扩散层40、P型层104，电流再经P型层104流至电流阻挡层30正下方的有源层103，有源层103电子/空穴进行复合并发出光，后续电流流至N型层102再经负电极602流出。
[0022]在LED芯片制程中，在外延片上以相同方式同时制备多颗LED芯片，为方便理解，如下以单颗LED芯片进行描述，其制备步骤如下:
51:在衬底101上依次生长N型层102、有源层103、P型层104，得到外延片；
52:在部分P型层表面蚀刻至裸露出N型层，具体过程是:
S2-1:清洗P型层104表面，并在P型层104表面制备一层具有发光区105图形的掩膜(图中未示出)；
52-2:将外延片通过干法蚀刻(如ICP蚀刻)将无掩膜的区域蚀刻至裸露出N型层102，并去除该掩膜，完成后产品如图2所示；
53:在P型层表面制备一第二电流扩散层，具体过程是:
53-1:通过蒸镀(或溅镀、沉积等)方式在P型层104及N型层102表面镀上一折射率为nl的透光导电膜层；
S3-2:在P型层104位置的透光导电膜层上制备一层具有第二电流扩散层40图形的掩膜；
53-3:通过湿法(或干法)蚀刻将具有第二电流扩散层40图形的掩膜外的透光导电膜层去除，后续再去除该掩膜，形成第二电流扩散层40，完成后产品如图3所示；
S4:在该第二电流扩散层表面制备一电流阻挡层，且使所述第二电流扩散层在延伸面上相对于叠加设置在其上的电流阻挡层具有外露区域，具体过程是:
54-1:通过沉积(或溅镀、蒸镀等)方式在图3所示的产品上表面沉积一折射率为n2的透光绝缘膜层；
S4-2:在对应第二电流扩散层40图形上方的透光绝缘膜层上制备一层具有电流阻挡层30图形的掩膜，所述该掩膜图形小于第二电流扩散层40图形2-5um ;
54-3:通过湿法(或干法)蚀刻将具有电流阻挡层30图形的掩膜外的透光绝缘膜层去除，后续再去除该掩膜，形成电流阻挡层30，该