专利名称：一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片的制作方法
技术领域：
一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片
技术领域：
本实用新型属于半导体技术领域，涉及发光二极管芯片结构，特指一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片。
背景技术：
目前，发光二极管(LED)芯片结构有正装结构，垂直结构和倒装焊结构，其中正装结构的发光二极管芯片如
图1所示，主要包括衬底1、形成在衬底上的缓冲层2 (buffer layer)、形成在缓冲层上的N型半导体层3、形成在N型半导体层上的发光层4、形成在发光层上的P型半导体层5，形成P型半导体层5上的透明导电层6、以及P电极81和N电极 82。由于LED芯片的电流积聚效应，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，电流分布很不均勻，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明电极所遮挡，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， 请参见图2，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，但增加的电流阻挡层势必会吸收一部分的光线，降低发光二极管的出光效率。
实用新型内容针对现有技术中发光二极管芯片热量高、电流扩散不均勻、出光效率低等问题，本发明的目的是提供一种具有高的热稳定性能、电流扩散性好、出光效率高的发光二极管芯片结构。为了实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片包括N型半导体层、形成于N型半导体层上的发光层、形成于发光层上的P型半导体层、形成于P型半导体层上的透明导电层、形成于透明导电层上的P电极和形成于N型半导体层上的N电极，在P型半导体层上P型电极对应的正下方形成有表面光滑的第一沟槽，所述第一沟槽上形成有电流阻挡层。与现有技术相比，本发明的有益效果为由于在本实用新型中P型半导体层上P电极对应的正下方形成第一沟槽，沟槽上形成有电流阻挡层，采用这样的结构，不但电流阻挡层能够起到阻挡电流的作用，通过一定工艺形成的第一沟槽，由于破坏了 P电极下PN结的结构，沟槽边缘也能够对电流起到一定的阻挡作用，降低电流向P电极积聚沉度，因此能够起到双层电流阻挡的作用，使P电极注入的电流横向扩展到电极下方以外的发光区，减少了电流积聚在P电极下方时产生的热量，提高了 LED芯片的热稳定性能也延长了器件的使用寿命，同时光滑的沟槽表面能够增加出射到P电极下光的反射机率，减少光在P电极下的吸收量，最大限度的提升芯片的外部光萃取效率。优选的，在所述第一沟槽与电流阻挡层之间，还形成有一反射层，这样的结构能够进一步增加出射到P电极下光的反射机率。[0007]优选的，在N型半导体层上N电极对应的正下方形成有第二沟槽。采用这样的结构能够使N电极下方的电流扩散更均勻。优选的，所述第一沟槽或第二沟槽的深度在IOOnm至IOOOnm之间。优选的，所述第一沟槽或第二沟槽的深度为500nm。优选的，所述电流阻挡层的厚度在500A至5000A之间，宽度大于所述P电极的宽度，两者的差距在3um到IOum之间。优选的，所述电流阻挡层的厚度为3000A，宽度大于所述P电极的宽度，两者的差距为6 Um0优选的，所述电流阻挡层沿第一沟槽表面延伸至沟槽两侧。优选的，所述改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片还包括衬底和形成于衬底上的缓冲层，所述N型半导体层、发光层、P型半导体层依次形成于所述缓冲层上。优选的，在所述P电极与透明导电层之间还形成有欧姆接触层，以使P电极和透明导电层之间接触更良好。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。图1所示为现有技术中LED芯片结构侧面示意图；图2所示为现有技术中具有电流阻挡层的LED芯片结构侧面示意图；图3所示为本实用新型中改进的具有电流阻挡层的LED芯片结构侧面示意图；图4所示为本实用新型中A处的局部放大图。
具体实施方式请参见图3和图4，一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片包括N型半导体层3、形成于N型半导体层上的发光层4、形成于发光层上的P型半导体层5、形成于P型半导体层上的透明导电层6、形成于透明导电层上的P电极81和形成于N型半导体层上的 N电极82，在P型半导体层上P型电极对应的正下方形成有表面光滑的第一沟槽71a，所述第一沟槽71a上形成有电流阻挡层72。在实际生产中，根据需要LED芯片还包括衬底1和形成于衬底上的缓冲层2，所述 N型半导体层3、发光层4、P型半导体层5依次形成于所述缓冲层2上。增加缓冲层2，能够避免衬底1和N型半导体层3因材料不同造成两者间存在较大的晶格缺陷，使两者间的晶格匹配度更高。省略衬底1结构，能够使LED芯片更薄，在倒装结构的芯片中，减少衬底的吸光，增加芯片出光效率，但在芯片切割中容易导致LED芯片碎裂。所述衬底1的材料选自硅、蓝宝石、SiC、ZnO、GaN等，将衬底1放入有机化学气相沉积炉(MOCVD)，通入III族金属元素的烷基化合物蒸汽与非金属的氢化物气体，在高温下通过热解反应，生成III-V族化合物，通过沉积便可依次在衬底1的正面上生长缓冲层2、N型半导体层3、发光层4、P型半导体层5的叠层结构，完成芯片制程后，经过研磨和抛光，便可将衬底1打磨到一定的厚度，或者根据需要将整个衬底全部剥离。优选的，在N型半导体层3上N电极82对应的正下方也形成有第二沟槽71b，采用这样的结构能够使N电极下方的电流扩散更均勻；在P电极下第一沟槽71a与电流阻挡层72之间，还形成有一反射层73，以增加出射到P电极81下光的反射机率，所述反射层材料为Ag、Al或Au等高反射率金属。所述第一沟槽71a或第二沟槽71b的深度H在IOOnm 至IOOOnm之间，具体的，沟槽71的深度H为500nm。其制作工艺如下将芯片清洗后，在其表面沉积3000 20000A的二氧化硅做掩膜，然后经过勻胶、曝光、显影、坚膜后采用热酸溶液进行腐蚀，最后采用BOE(Buffere oxide etch,HF NH4F= 1 10)溶液去除氧化硅掩膜。所述热酸溶液为硫酸和磷酸的混合液，在相同浓度下的体积比在1 1至3 1之间， 温度在150°C至320°C之间，具体的，选用的硫酸和磷酸的在相同浓度下的体积比为2 1， 温度为250°C。除热酸溶液腐蚀法外，所述沟槽71还可以通过光学刻蚀或者电感耦合等离子体(ICP)刻蚀方法形成。采用上述工艺形成的沟槽71表面相对于较粗化的外延片表面更光滑，因此能够更进一步的增加出射到P电极下光的反射机率，减少光在P电极下的吸收量，相对增加芯片的出光效率。所述电流阻挡层72的材料可以是Ti02、Al203、Si02、Si3N4中的一种或其组合，其厚度h在500A至5000A之间，宽度大于P电极81的宽度，两者间的差距在3um到IOum之间， 具体的，所述电流阻挡层72的厚度h为3000A，宽度大于P电极6um，所述电流阻挡层72沿第一沟槽71a表面延伸至沟槽两侧，左右两侧与P电极的距离D各为3um。所述透明导电层6是通过蒸发台或者溅射镀膜法在P型半导体层5上镀的氧化铟锡(ITO)薄膜，在所述P电极81与透明导电层6之间还沉积有欧姆接触层9，以使P电极 81和透明导电层6之间接触更良好。所述欧姆接触层9的材料可以是Ni、Au、Ru、Pd、Ir、 Pt或Si中的一种或组合。本实用新型中的LED芯片，在P电极的正下方，不但能够阻挡电流直接向P电极正下方扩散，同时还能够增加P电极下部光的反射机率，因此能够提升发光二极管芯片的出光效率并延长使用寿命。以上所述均以方便说明本实用新型，在不脱离本实用新型创作的精神范畴内，熟悉此技术的本领域的技术人员所做的各种简单的变相与修饰仍属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，包括N型半导体层、形成在N型半导体层上的发光层、形成在发光层上的P型半导体层、形成在P型半导体层上的透明导电层、形成在透明导电层上的P电极和形成于N型半导体层上的N电极，其特征在于在P型半导体层上P电极对应的正下方形成有表面光滑的第一沟槽，所述第一沟槽上形成有电流阻挡层。
2.根据权利要求1所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于在所述第一沟槽与电流阻挡层之间，还形成有一反射层。
3.根据权利要求1或2所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于 在N型半导体层上N电极对应的正下方形成有第二沟槽。
4.根据权利要求3所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于所述第一沟槽或第二沟槽的深度在IOOnm至IOOOnm之间。
5.根据权利要求4所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于所述第一沟槽或第二沟槽的深度为500nm。
6.根据权利要求5所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于所述电流阻挡层的厚度在500A至5000A之间，宽度大于所述P电极的宽度，两者的差距在3um 到IOum之间。
7.根据权利要求6所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于所述电流阻挡层的厚度为3000A，宽度大于所述P电极的宽度，两者的差距为6um。
8.根据权利要求7所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于所述电流阻挡层沿第一沟槽表面延伸至沟槽两侧。
9.根据权利要求1所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于，还包括衬底和形成于衬底上的缓冲层，所述N型半导体层、发光层、P型半导体层依次形成于所述缓冲层上。
10.根据权利要求1或9所述的改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，其特征在于，在所述P电极与透明导电层之间还形成有欧姆接触层。
专利摘要本实用新型提供了一种改进的具有电流阻挡层的发光二极管芯片，属于半导体技术领域。该LED芯片包括N型半导体层、发光层和P型半导体层的层叠结构以及透明导电层、形成于透明导电层上的P电极和形成于N型半导体层上的N电极，在P型半导体层上P型电极对应的正下方形成有一表面光滑的沟槽，所述沟槽上形成有电流阻挡层。本实用新型中的LED芯片在P电极的正下方，不但具有电流阻挡作用，同时光滑的沟槽表面还能起到反光的目的，因此能够提升发光二极管芯片的出光效率并延长使用寿命。
文档编号H01L33/20GK202025790SQ20112007945
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者叶国光, 曹东兴, 杨小东, 梁伏波, 樊邦扬 申请人:广东银雨芯片半导体有限公司