优化电流扩散层的led芯片结构

专利摘要:
本实用新型公开了一种优化电流扩散层的LED芯片结构，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，通过刻蚀技术将暴漏区域的N‑GaN层刻蚀出来，形成N‑GaN台阶，在芯片结构上镀电流扩散层，电流扩散层图形对应位于在P电极的预留位置上，电流扩散层的线宽比P电极的线宽多2～4um，在电流扩散层的基础上设置透明导电层，在透明导电层上制作P电极，在暴露的N‑GaN台阶部分制作N电极。本实用新型采用优化的尺寸方案，最大程度地实现电流扩散效果兼顾提高发光亮度。
公开号:CN214336734U
申请号:CN202120674170.3U
申请日:2021-04-01
公开日:2021-10-01
发明作者:陈晓冰
申请人:Purui Wuxi R & D Co ltd；
IPC主号:H01L33-14

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种优化电流扩散层的LED芯片结构。
[n0002] 发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。LED芯片的发光单元具有N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，通常会通过刻蚀工艺将N-GaN层的一部分暴露于外部，在暴露于外部的P-GaN层和N-GaN层部分形成施加电流的电极结构。通常在P电极的正下方加入电流扩散层，可将P电极下方的电流截断，使电流先流入透明导电层，再通过透明导电层流入P-GaN层，从而有效提高发光区的电流密度，提高电流的利用率。但是，目前采用的电流扩散层过大时会导致LED芯片结构的亮度变暗，过小时会导致LED芯片结构的顺向电压升高，而缺乏优化电流扩散层的有效方案。
[n0003] 本申请人针对上述现有技术中电流扩散层过大时会导致LED芯片结构的亮度变暗，过小时会导致LED芯片结构的顺向电压会升高等缺点，提供了一种结构合理的优化电流扩散层的LED芯片结构，采用优化的尺寸方案，最大程度地实现电流扩散效果兼顾提高发光亮度。
[n0004] 本实用新型所采用的技术方案如下：
[n0005] 一种优化电流扩散层的LED芯片结构，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，通过刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，在芯片结构上镀电流扩散层，电流扩散层图形对应位于在P电极的预留位置上，电流扩散层的线宽比P电极的线宽多2～4um，在电流扩散层的基础上设置透明导电层，在透明导电层上制作P电极，在暴露的N-GaN台阶部分制作N电极。
[n0006] 作为上述技术方案的进一步改进：
[n0007] 电流扩散层是利用PECVD镀膜技术沉积的SiO₂薄膜。
[n0008] 采用湿法蚀刻技术制作电流扩散层图形。
[n0009] 透明导电层是利用sputter溅射技术在芯片结构表面上镀的ITO膜。
[n0010] N、P电极的线宽尺寸为2.5～3.5um。
[n0011] 芯片衬底为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
[n0012] LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，或者是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。
[n0013] 本实用新型的有益效果如下：
[n0014] 本实用新型在芯片结构上镀电流扩散层，电流扩散层图形对应位于在P电极的预留位置上，电流扩散层的线宽比P电极的线宽多2～4um，采用优化的尺寸方案，最大程度地实现电流扩散效果兼顾提高发光亮度。解决电流扩散层过大时会导致LED芯片结构的亮度变暗，过小时会导致LED芯片结构的顺向电压会升高等问题。本实用新型利用PECVD镀膜技术沉积SiO₂薄膜作为电流扩散层。利用正性掩膜技术制作光刻图形，用BOE溶液进行湿法腐蚀制作电流扩散层图形，在电极下制作出固定宽度的SiO₂薄膜，实现最佳亮度。
[n0015] 图1为本实用新型的俯视示意图。
[n0016] 图2为本实用新型局部的示意图。
[n0017] 图3为本实用新型剖面结构的示意图。
[n0018] 图中：1、芯片衬底；2、N-GaN层；3、多量子阱层；4、P-GaN层；5、电流扩散层；6、透明导电层；7、P电极；8、N电极。
[n0019] 下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
[n0020] 如图1至图3所示，本实用新型所述的优化电流扩散层的LED芯片结构在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层2、多量子阱层3和P-GaN层4，也可以是依次生长的N-GaN层2、多量子阱层3和P-GaN层4，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
[n0021] 然后，利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术（ICP，InductivelyCoupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-GaN层2刻蚀出来，形成N-GaN台阶。然后制作电流扩散层5，即利用PECVD镀膜技术沉积SiO₂薄膜作为电流扩散层5。利用正性掩膜技术制作光刻图形，用BOE溶液进行湿法腐蚀制作电流扩散层5图形。电流扩散层5图形对应位于在P电极7的预留位置上。在P电极7上，电流扩散层5的线宽比P电极7的线宽多D=2～4um。利用电流扩散层5减少芯片电极下方的电流积聚，减少电极对光的吸收，提高了出光率。经反复试验发现，若电流扩散层5的线宽比P电极7的线宽小于2um，LED芯片结构的亮度会暗0.5%以上。电流扩散层5的线宽比P电极7的线宽大于4um，LED芯片结构的顺向电压会升高0.005V。选择2～4um范围内的值，最大程度地实现电流扩散效果兼顾提高发光亮度。
[n0022] 在此基础上制作透明导电层6，即利用sputter溅射技术在芯片结构表面上镀一层ITO膜（ITO，Indium Tin Oxide，氧化铟锡）。透明导电层6的ITO膜包覆在SiO₂电流扩散层5的上方。利用光刻及蚀刻技术，制作ITO膜图形，得到透明导电层6图形。
[n0023] 利用负性光刻掩膜技术制作电极图形，并通过电子束蒸发技术在透明导电层6上制作P电极7，在暴露的N-GaN台阶部分制作N电极8。N、P电极的线宽尺寸为d=2.5～3.5um。
[n0024] 参照图1和图2，本实用新型所述优化电流扩散层的LED芯片结构的制作方法，包括以下步骤：
[n0025] 步骤S1：提供芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长N-GaN层2、多量子阱层3和P-GaN层4，也可以是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层2、多量子阱层3和P-GaN层4，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。
[n0026] 步骤S2：将生长完成的LED芯片结构清洗干净，利用正性光刻掩膜技术制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层2刻蚀出来，形成N-GaN台阶。
[n0027] 步骤S3：制作电流扩散层5，即利用PECVD镀膜技术沉积SiO₂薄膜作为电流扩散层5。电流扩散层5图形对应位于在P电极7的预留位置上。在P电极7上，电流扩散层5的线宽比P电极7的线宽多D=2～4um。
[n0028] 步骤S4：制作透明导电层6，即利用sputter溅射技术在芯片结构表面上镀一层ITO膜。透明导电层6的ITO膜包覆在SiO₂电流扩散层5的上方。利用光刻及蚀刻技术，制作ITO膜图形，得到透明导电层6图形。
[n0029] 步骤S5：利用负性光刻掩膜技术制作电极图形，并通过电子束蒸发技术在透明导电层6上制作P电极7，在暴露的N-GaN台阶部分制作N电极8。N、P电极的线宽尺寸为d=2.5～3.5um。
[n0030] 在本实用新型中，正性光刻掩膜技术是利用正性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。负性光刻掩膜技术是利用负性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。
[n0031] 以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底（1）上生长LED芯片外延结构，通过刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层（2）刻蚀出来，形成N-GaN台阶，在芯片结构上镀电流扩散层（5），电流扩散层（5）图形对应位于在P电极（7）的预留位置上，电流扩散层（5）的线宽比P电极（7）的线宽多2～4um，在电流扩散层（5）的基础上设置透明导电层（6），在透明导电层（6）上制作P电极（7），在暴露的N-GaN台阶部分制作N电极（8）。
[0002] 2.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：电流扩散层（5）是利用PECVD镀膜技术沉积的SiO₂薄膜。
[0003] 3.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：采用湿法蚀刻技术制作电流扩散层（5）图形。
[0004] 4.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：透明导电层（6）是利用sputter溅射技术在芯片结构表面上镀的ITO膜。
[0005] 5.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：N、P电极的线宽尺寸为2.5～3.5um。
[0006] 6.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：芯片衬底（1）为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
[0007] 7.根据权利要求1所述的优化电流扩散层的LED芯片结构，其特征在于：LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层（2）、多量子阱层（3）和P-GaN层（4），或者是依次生长的N-GaN层（2）、多量子阱层（3）和P-GaN层（4）。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120674170.3U|CN214336734U|2021-04-01|2021-04-01|优化电流扩散层的led芯片结构|CN202120674170.3U| CN214336734U|2021-04-01|2021-04-01|优化电流扩散层的led芯片结构|