发光二极管芯片及其制作方法与流程

本公开涉及半导体，特别涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。

背景技术：

1、发光二极管(light emitting diode，led)因具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，目前已经被广泛应用于背光、照明、景观等各个光源领域。

2、相关技术中，led芯片包括依次层叠的衬底、n型半导体层、多量子阱层、p型半导体层，以及位于p型半导体层上的p电极和位于n型半导体层上的n电极。

3、然而，当载流子注入时，由于电子有效质量较小，迁移率较大，迁移路径较短，在外加电场的作用下电子很容易发生泄漏从多量子阱层中逃逸，导致电子和空穴辐射复合的几率降低，影响led芯片发光效率。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法，能提高led芯片的发光效率。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种发光二极管芯片，包括衬底、外延叠层、绝缘层、n电极和p电极，所述外延叠层包括依次层叠在所述衬底上的n型半导体层、多量子阱层和p型半导体层，所述外延叠层中具有第一凹槽以及第二凹槽，所述第一凹槽贯穿所述p型半导体层和所述多量子阱层并延伸至所述n型半导体层，所述n电极位于所述第一凹槽中并与所述n型半导体层连接，所述第二凹槽贯穿所述p型半导体层和所述多量子阱层并延伸至所述n型半导体层，所述绝缘层位于所述第二凹槽中并覆盖所述第二凹槽底部的所述n型半导体层和所述第二凹槽的侧壁，所述p电极的一部分位于所述第二凹槽中并与所述p型半导体层电连接。

3、可选地，所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度。

4、可选地，所述发光二极管芯片还包括电流扩展层，所述电流扩展层覆盖所述绝缘层的表面和所述p型半导体层的部分表面，所述电流扩展层的位于所述第二凹槽中的部分与所述p电极连接。

5、可选地，所述发光二极管芯片还包括电流阻挡层，所述电流阻挡层位于所述第二凹槽周围的所述p型半导体层的表面，且所述电流阻挡层位于所述p型半导体层与所述电流扩展层之间。

6、可选地，所述发光二极管芯片还包括钝化层，所述钝化层覆盖所述电流扩展层的表面、所述第一凹槽周围的所述p型半导体层的表面、所述第一凹槽的侧壁和所述第一凹槽底部的位于所述n电极周围的所述n型半导体层的表面，所述钝化层中具有露出所述n电极和所述p电极的开口。

7、可选地，所述p电极包括一个块状的第一子p电极和至少两个手指状的第二子p电极，所述第一子p电极与每个所述第二子p电极的一端连接，所述电流阻挡层包括至少两个条状结构，所述至少两个条状结构间隔分布在所述p型半导体层的表面，所述第二子p电极与所述至少两个条状结构一一对应布置，所述外延叠层中具有至少两个所述第二凹槽，至少两个所述第二凹槽沿所述条状结构的延伸方向间隔排布。

8、可选地，所述n电极包括一个块状的第一子n电极和至少一个手指状的第二子n电极，所述第一子n电极与每个所述第二子n电极的一端连接，所述第二子n电极与所述第二子p电极间隔分布。

9、可选地，所述绝缘层为sio2层、al2o3层、sinx层或ga2o3层。

10、另一方面，提供了一种发光二极管芯片的制作方法，包括：在衬底上形成外延叠层，所述外延叠层包括依次层叠在所述衬底上的n型半导体层、多量子阱层和p型半导体层；形成第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽贯穿所述p型半导体层和所述多量子阱层并延伸至所述n型半导体层，所述第二凹槽贯穿所述p型半导体层和所述多量子阱层并延伸至所述n型半导体层；在所述第二凹槽中形成绝缘层，所述绝缘层位于所述第二凹槽中并覆盖所述第二凹槽底部的所述n型半导体层和所述第二凹槽的侧壁；形成n电极和p电极，所述n电极位于所述第一凹槽中并与所述n型半导体层连接，所述p电极的一部分位于所述第二凹槽中并与所述p型半导体层电连接。

11、可选地，所述形成第一凹槽和第二凹槽，包括：在所述p型半导体层上形成图形化的刻蚀阻挡层，制作所述第一凹槽和所述第二凹槽的光刻图形，进行一次刻蚀，形成所述第一凹槽和所述第二凹槽，所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度。

12、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

13、本公开实施例中，n电极位于第一凹槽中并与n型半导体层连接，第二凹槽贯穿p型半导体层和多量子阱层并延伸至n型半导体层，绝缘层位于第二凹槽中并覆盖第二凹槽底部的n型半导体层和第二凹槽的侧壁，p电极的一部分位于第二凹槽中并与p型半导体层电连接，绝缘层用于隔离p电极与n型半导体层以及多量子阱层。当led芯片与电源连接正向导通时，p电极带正电，由于p电极延伸至n型半导体层内，因此从n电极注入的电子在由n型半导体层向多量子阱层方向运动的过程中，会受到p电极产生的减速电场的电场力作用，该电场力会阻碍电子由n型半导体层向多量子阱层方向运动，使电子的迁移速度减慢，并且该电场力在横向上使电子在n型半导体层中向靠近p电极的位置运动，使电子的迁移路径变长，从而减少电子从多量子阱层中泄露的几率，提高电子和空穴辐射复合的几率，提高led芯片的发光效率。

技术特征：

1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括衬底(101)、外延叠层、绝缘层(105)、n电极(108)和p电极(109)，

2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第二凹槽(107)的深度大于所述第一凹槽(106)的深度。

3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括电流扩展层(111)，所述电流扩展层(111)覆盖所述绝缘层(105)的表面和所述p型半导体层(104)的部分表面，所述电流扩展层(111)的位于所述第二凹槽(107)中的部分与所述p电极(109)连接。

4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括电流阻挡层(110)，所述电流阻挡层(110)位于所述第二凹槽(107)周围的所述p型半导体层(104)的表面，且所述电流阻挡层(110)位于所述p型半导体层(104)与所述电流扩展层(111)之间。

5.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括钝化层(112)，所述钝化层(112)覆盖所述电流扩展层(111)的表面、所述第一凹槽(106)周围的所述p型半导体层(104)的表面、所述第一凹槽(106)的侧壁和所述第一凹槽(106)底部的位于所述n电极(108)周围的所述n型半导体层(102)的表面，所述钝化层(112)中具有露出所述n电极(108)和所述p电极(109)的开口(113)。

6.根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述p电极(109)包括一个块状的第一子p电极(1091)和至少两个手指状的第二子p电极(1092)，所述第一子p电极(1091)与每个所述第二子p电极(1092)的一端连接，

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n电极(108)包括一个块状的第一子n电极(1081)和至少一个手指状的第二子n电极(1082)，所述第一子n电极(1081)与每个所述第二子n电极(1082)的一端连接，所述第二子n电极(1082)与所述第二子p电极(1092)间隔分布。

8.根据权利要求1至7任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述绝缘层(105)为sio2层、al2o3层、sinx层或ga2o3层。

9.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述形成第一凹槽(106)和第二凹槽(107)，包括：

技术总结
本公开实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。该发光二极管芯片包括衬底、外延叠层、绝缘层、N电极和P电极，外延叠层包括依次层叠在衬底上的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，外延叠层中具有第一凹槽以及第二凹槽，第一凹槽贯穿P型半导体层和多量子阱层并延伸至N型半导体层，N电极位于第一凹槽中并与N型半导体层连接，第二凹槽贯穿P型半导体层和多量子阱层并延伸至N型半导体层，绝缘层位于第二凹槽中并覆盖第二凹槽底部的N型半导体层和第二凹槽的侧壁，P电极的一部分位于第二凹槽中并与P型半导体层电连接。本公开实施例能提高LED芯片的发光效率。

技术研发人员：韩艺蕃,郝亚磊,魏柏林,江平,王绘凝,王江波
受保护的技术使用者：华灿光电（浙江）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15