一种ac-led芯片及其制造方法
【专利摘要】一种AC?LED芯片及其制造方法，涉及LED生产技术领域。在透明导电层上设置两组图形化N型层和P型层，每组N型层连接在透明导电层上，每组P型层连接在N型层上；在N?GaN层的两个下台阶面上方各自设置一组P型层和N型层，每组P型层连接在N?GaN层上，每组N型层连接在P型层上；在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间设置绝缘层；在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上设置焊盘。本发方便生产，后端应用不需要区分正负极，可极大提升芯片的光效，还避免了频闪的隐患，利于多芯片的联接良率的有效提升。
【专利说明】
一种AC-LED芯片及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及LED生产技术领域。
【背景技术】
[0002]传统常规的LED芯片是DC驱动元件，而目前常规照明市电属于交流电，所以在传统的LED灯具中需要配备AC-DC转换电路。
[0003 ]为解决上述问题有厂家提供了 AC-LED芯片的解决方案。常规的AC-LED芯片是使用LED作为整流电路的二极管使用，导致整个芯片每次使用发光面积只有一半，这极大的限制了 LED芯片光效的提升，同时还会有频闪的隐忧。另外，常规的AC-LED芯片还存在多芯片联接良率较低的问题。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提出一种无频闪、可提升光效的AC-LED芯片。
[0005]本发明包括衬底，在衬底上设置具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层，两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧;在N-GaN层的上台阶面上方依次设置有源层、P-GaN层和透明导电层;在透明导电层上设置两组图形化N型层和P型层，每组N型层连接在透明导电层上，每组P型层连接在N型层上;在N-GaN层的两个下台阶面上方各自设置一组P型层和N型层，每组P型层连接在N-GaN层上，每组N型层连接在P型层上;在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间设置绝缘层;在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上设置焊盘。
[0006]本发明采用以上结构，方便生产制作，后端应用不需要区分正负极，克服了目前AC-LED芯片每次使用发光面积只有一半的缺陷，可以极大地提升AC-LED芯片的光效。同时，本发明还避免了频闪的隐患，利于多芯片的联接良率的有效提升。
[0007]进一步地，本发明还可以在上台阶面上的透明导电层和N型层之间设置反射层，在下台阶面上的N-GaN层和P型层之间设置反射层。该反射层有利于减少P型层对于光的吸收，增加光取出，提升亮度。
[0008]本发明在下台阶面上的P型层和在上台阶面上的P型层分别为B掺杂非晶体硅薄膜层，在下台阶面上的N型层和在上台阶面上的N型层分别为P掺杂非晶体硅薄膜层。B为ΙΠΑ族元素，掺杂进Si内使非晶体硅薄膜呈现P型半导体特性，是常见的P型Si的掺杂元素。P为VA族元素，掺杂进Si内使非晶体硅薄膜呈现N型半导体特性，是常见的N型Si的掺杂元素。
[0009]本发明另一目的是提出以上产品的制造方法，包括以下步骤:
1)在衬底上依次外延形成N-GaN层、有源层和P-GaN层，取得外延片；
2)在外延片上，刻蚀去除部分P-GaN层和有源层，直至暴露出部分N-GaN层，形成具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层，并且两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧；
3)在P-GaN层上制作形成与P-GaN层欧姆接触的透明导电层；
4)在N-GaN层的两个下台阶面上分别采用PECVD沉积、光亥丨」、蚀刻的方式先后形成图形化的P型层、N型层；
5)在透明导电层上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式先后形成图形化的N型层、P
型层；
6)在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式制作形成绝缘层；
7)在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上采用光刻、蒸镀、剥离的方式分别制作形成图形焊盘。
[0010]本制造流程制造成本低、易于导产。
[0011]另外，本发明在步骤4)中，先于N-GaN层的两个下台阶面上分别采用PECVD沉积、光亥IJ、蚀刻的方式形成图形化的反射层，然后再在反射层上形成P型层。
[0012]在步骤5)中，先于透明导电层上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式形成图形化的反射层，然后再在反射层上形成N型层。
[0013]所述步骤4)和步骤5)中，以B掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的P型层，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的N型层。更薄的厚度P、N型层之间缺陷太多，容易反向漏电，无法实现单向导通目的；更厚的厚度会导致制造成本的上升，同时蚀刻工艺难于控制。
【附图说明】
[0014]图1为本发明外延片的一种结构示意图。
[0015]图2为本发明制作过程的半制结构示意图。
[0016]图3为实施例1形成的产品结构示意图。
[0017]图4为实施例2形成的广品结构不意图。
[0018]图5为本发明产品的等效电路。
【具体实施方式】
[0019]—、实施例1:
1、在衬底I上依次外延形成N-GaN层2、有源层3和P-GaN层4，取得外延片。
[0020]2、在外延片上，通过光刻、干法刻蚀的方式，刻蚀掉部分P-GaN层4和有源层3，直至对称地暴露出两部分N-GaN层2，形成具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层2，并且两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧。如图1所示。
[0021]3、在P-GaN层4之上，以ΙΤ0、Ζη0等材料，使用蒸镀或者溅镀的方式形成透明导电层，通过高温合金方式使透明导电层5和P-GaN层4之间形成良好的欧姆接触。
[0022]4、以SiH4、BH3和H2混合气体为反应气体，在N-GaN层2的两个下台阶面上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以B掺杂非晶体硅为材料，制作形成图形化的厚度为200?20000埃的P型层6。然后以SiH4、PHdPH2混合气体为反应气体，在图形化的P型层上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的N型层7。
[0023]两层膜也可以先一起沉积，然后一次蚀刻完成图形制作。
[0024]5、以SiH^PHdPH2混合气体为反应气体，在透明导电层5上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成两个图形化的厚度为200?20000埃的N型层8。然后以SiH4、BHdPH2混合气体为反应气体，在N型层8上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以B掺杂非晶体硅为材料，制作形成图形化的厚度为200?20000埃的P型层9。
[0025]两层膜可以先一起沉积，然后一次蚀刻完成图形制作。
[0026]形成的半制品如图2所示。
[0027]6、在相邻的下台阶面上方的一组P型层6和N型层7与透明导电层5上方的一组N型层8和P型层9之间，以Si02、SiN等材料采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式制作形成绝缘层10。
[0028]7、在各绝缘层10以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层5上方的P型层9上采用光刻、蒸镀、剥离的方式分别制作形成图形焊盘11。
[0029]8、制成的产品如图3所示:
在衬底I上设置具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层2，两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧。在N-GaN层2的上台阶面上方依次设置台阶状有源层3、P-GaN层4和透明导电层5。在透明导电层5上对称设置两组图形化的N型层8和P型层9，每组N型层8连接在透明导电层5上，每组P型层9连接在N型层8上。在N-GaN层2的两个下台阶面上方各自设置一组P型层6和N型层7，每组P型层6连接在N-GaN层2上，每组N型层7连接在P型层6上。在相邻的下台阶面上方的一组P型层6和N型层7与透明导电层5上方的一组N型层8和P型层9之间设置绝缘层10。在各绝缘层10以及相应的下台阶面上方的N型层7与透明导电层5上方的P型层9上设置焊盘11。
[0030]二、实施例2:
1、在衬底I上依次外延形成N-GaN层2、有源层3和P-GaN层4，取得外延片。
[0031]2、在外延片上，通过光刻、干法刻蚀的方式，刻蚀掉部分P-GaN层4和有源层3，直至对称地暴露出两部分N-GaN层2，形成具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层2，并且两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧。如图1所示。
[0032]3、在P-GaN层4之上，以ΙΤ0、Ζη0等材料，使用蒸镀或者溅镀的方式形成透明导电层，通过高温合金方式使透明导电层5和P-GaN层4之间形成良好的欧姆接触。
[0033]4、以48^1、诎为主体材料，(>、附^411、￥、1^的一种或多种材料，使用蒸镀或者溅镀、光刻、蚀刻方式或者剥离方式在N-GaN层2的两个下台阶面上、在透明导电层5分别形成四层图形化的反射层12。
[0034]5、以SiH4、BH3和H2混合气体为反应气体，在N-GaN层2的两个下台阶面上反射层12上的采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以B掺杂非晶体硅为材料，制作形成图形化的厚度为200?20000埃的P型层6。然后以SiH^PHdPH2混合气体为反应气体，在图形化的P型层上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的N型层7。
[0035]两层膜也可以先一起沉积，然后一次蚀刻完成图形制作。
[0036]6、以SiH4、PHdPH2混合气体为反应气体，在透明导电层5上的两层反射层12上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成两个图形化的厚度为200?20000埃的N型层8。然后以SiH4、BH3和H2混合气体为反应气体，在N型层8上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式，以B掺杂非晶体硅为材料，制作形成图形化的厚度为200?20000埃的
P型层9。
[0037]两层膜可以先一起沉积，然后一次蚀刻完成图形制作。
[0038]7、在相邻的下台阶面上方的一组反射层12、P型层6和N型层7与透明导电层5上方的一组反射层12、N型层8和P型层9之间，以Si02、SiN等材料采用PECVD沉积、光亥I」、蚀刻的方式制作形成绝缘层10。
[0039]8、在各绝缘层10以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层5上方的P型层9上采用光刻、蒸镀、剥离的方式分别制作形成图形焊盘11。
[0040]9、制成的广品如图4所不:
在衬底I上设置具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层2，两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧。在N-GaN层2的上台阶面上方依次设置台阶状有源层3、P-GaN层4和透明导电层5。在透明导电层5上对称设置两组图形化的反射层12、N型层8和P型层9，每组反射层12连接在透明导电层5上，每组N型层8连接在反射层12上，每组P型层9连接在N型层8上。在N-GaN层2的两个下台阶面上方各自设置一组反射层12、P型层6和N型层7，每组反射层12连接N-GaN层2上，每组P型层6连接在反射层12上，每组N型层7连接在P型层6上。在相邻的下台阶面上方的一组反射层12、P型层6和N型层7与透明导电层5上方的一组反射层12、N型层8和P型层9之间设置绝缘层10。在各绝缘层10以及相应的下台阶面上方的N型层7与透明导电层5上方的P型层9上设置焊盘11。
【主权项】
1.一种AC-LED芯片，包括衬底，在衬底上设置具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层，两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧;在N-GaN层的上台阶面上方依次设置有源层、P-GaN层和透明导电层;其特征在于:在透明导电层上设置两组图形化N型层和P型层，每组N型层连接在透明导电层上，每组P型层连接在N型层上；在N-GaN层的两个下台阶面上方各自设置一组P型层和N型层，每组P型层连接在N-GaN层上，每组N型层连接在P型层上;在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间设置绝缘层;在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上设置焊盘。2.根据权利要求1所述AC-LED芯片，其特征在于:在上台阶面上的透明导电层和N型层之间设置反射层，在下台阶面上的N-GaN层和P型层之间设置反射层。3.根据权利要求1或2所述AC-LED芯片，其特征在于:在下台阶面上的P型层和在上台阶面上的P型层分别为B掺杂非晶体硅薄膜层，在下台阶面上的N型层和在上台阶面上的N型层分别为P掺杂非晶体硅薄膜层。4.根据权利要求1-3任一项所述AC-LED芯片，其特征在于:所述AC-LED芯片的制备方法包括以下步骤: 1)在衬底上依次外延形成N-GaN层、有源层和P-GaN层，取得外延片； 2)在外延片上，刻蚀去除部分P-GaN层和有源层，直至暴露出部分N-GaN层，形成具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层，并且两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧； 3)在P-GaN层上制作形成与P-GaN层欧姆接触的透明导电层； 4)在N-GaN层的两个下台阶面上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式先后形成图形化的P型层、N型层； 5)在透明导电层上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式先后形成图形化的N型层、P型层； 6)在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式制作形成绝缘层； 7)在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上采用光刻、蒸镀、剥离的方式分别制作形成图形焊盘。5.如权利要求1-3任一项所述AC-LED芯片的制备方法，包括以下步骤: 1)在衬底上依次外延形成N-GaN层、有源层和P-GaN层，取得外延片； 2)在外延片上，刻蚀去除部分P-GaN层和有源层，直至暴露出部分N-GaN层，形成具有一个上台阶面和两个下台阶面的N-GaN层，并且两个下台阶面对称设置在上台阶面的两侧； 3)在P-GaN层上制作形成与P-GaN层欧姆接触的透明导电层； 其特征在于还包括以下步骤: 4)在N-GaN层的两个下台阶面上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式先后形成图形化的P型层、N型层； 5)在透明导电层上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式先后形成图形化的N型层、P型层； 6)在相邻的下台阶面上方的一组P型层和N型层与透明导电层上方的一组N型层和P型层之间采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式制作形成绝缘层； 7)在各绝缘层以及相应的下台阶面上方的N型层与透明导电层上方的P型层上采用光刻、蒸镀、剥离的方式分别制作形成图形焊盘。6.根据权利要求4或5所述AC-LED芯片的制造方法，其特征在于在步骤4)中，先于N-GaN层的两个下台阶面上分别采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式形成图形化的反射层，然后再在反射层上形成P型层。7.根据权利要求4或5所述AC-LED芯片的制造方法，其特征在于在步骤5)中，先于透明导电层上采用PECVD沉积、光刻、蚀刻的方式形成图形化的反射层，然后再在反射层上形成N型层。8.根据权利要求4或5所述AC-LED芯片的制造方法，其特征在于所述步骤4)和步骤5)中，以B掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的P型层，以P掺杂非晶体硅为材料制作形成厚度为200?20000埃的N型层。
【文档编号】H01L33/46GK105938864SQ201610451334
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】邬新根, 陈凯轩, 李俊贤, 张永, 李小平, 陈亮, 魏振东, 周弘毅, 黄新茂, 蔡立鹤
【申请人】厦门乾照光电股份有限公司