一种LED芯片及其制造方法技术

一种LED芯片及其制造方法，属于半导体领域，本发明专利技术第二金属电极下方区域外延层被刻蚀减薄，形成第二沟槽；于第二沟槽内沉积第二金属电极；第二沟槽的设置，可增加第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层的接触面积，间接降低接触电阻，进而降低LED芯片的工作电压；第二沟槽还可增加第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层接触面积，可提高第二金属电极的粘附性，进而提升LED芯片的可靠性；第二沟槽的设置使第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层间的功函数差增大，形成高阻肖特基接触，具有电流阻挡作用，可改善电流横向扩展能力，提高LED芯片电流分布均匀性，减缓LED芯片在大电流下的饱和速度，达到提升LED芯片亮度与光效的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体领域，具体涉及半导体二极管芯片的制造技术。技术背景传统的发光二极管，其发光层通过MOCVD外延生长于衬底表面，外延结构自上而下包含了第二半导体层、有源层、第一半导体层等。第二半导体层由于空穴迁移率低（几十cm2/Vs），使其电导率（几~十几Ωcm）相较第一半导体层相差很大，导致第二半导体层电流横向扩展能力差，电流分布很不均匀，局部电流密度过大，热效应现象严重，影响LED芯片的使用效率和寿命。另外，由于第二金属电极周围电流密度很大，使其下有源层发出的光被不透明的第二金属电极所遮挡和吸收，导致LED光效与亮度下降。为此，解决上述问题的传统方法是在第二金属电极下生长绝缘介质层（如SiO2、Si3N4等）及透明导电层（ITO、AZO等），起到电流阻挡与电流扩展作用，使流经第二金属电极下方的电流比例减小，在一定程度上增加电流的横向扩展，但绝缘介质的电流阻挡层势必会吸收一部分的出射光线，降低LED芯片的光效与亮度。此外，将第二金属电极做成反射电极，可解决第二金属电极遮光及吸光的问题。第二种方法是刻蚀掉第二金属电极下方区域的有源层或利用离子注入技术改变第二金属电极下方区域外延层的电导率，使其成为肖特基接触或高阻区，起到电流阻挡的作用。但此方法多以牺牲有源层的发光面积为代价，不利于LED亮度的提升，且此类方法一般工艺过程复杂，实现难度较大。因此，如何设计与制作特殊结构的LED芯片，提高LED芯片的横向电流扩展能力，提高电流分布均匀性，以减小局部电流聚集对LED芯片使用效率、寿命等的影响，且在不牺牲有源层有效发光面积的情况下，有效解决电流阻挡层与第二金属电极对出射光的遮挡和吸收问题，是芯片级别提升LED亮度的有效途径。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术旨在提出一种可提高电流横向扩展能力，提升LED芯片亮度与光效的LED芯片。本专利技术在衬底一侧依次外延设置第一半导体层、有源层、电子阻挡层、第二半导体层和欧姆接触层；其特征在于：第一金属电极和第二金属电极设置在远离衬底的同一侧；第一金属电极欧姆接触于第一半导体层上，第二金属电极高阻肖特基接触于第二半导体层上；在第二金属电极的外侧设置透明导电层，在远离衬底的芯片表面设置绝缘钝化层。本专利技术的另一目的是提出以上LED芯片的制造方法。本专利技术包括在衬底一侧依次外延生长第一半导体层、有源层、电子阻挡层、第二半导体层和欧姆接触层；本专利技术还包括以下步骤：1）在欧姆接触层表面分别定义第一金属电极区域和第二金属电极区域；2）对第一金属电极区域下方的欧姆接触层、第二半导体层、电子阻挡层、有源层和第一半导体层进行刻蚀，形成裸露出第一半导体层的第一沟槽；对第二金属电极区域下方的欧姆接触层和第二半导体层进行刻蚀，形成裸露出第二半导体层的第二沟槽；3）将第一金属电极沉积于第一沟槽内；将第二金属电极沉积于第二沟槽内，并使第二金属电极与第二沟槽内裸露的欧姆接触层和第二半导体层分别形成高阻肖特基接触；4）在第二金属电极外围的欧姆接触层表面沉积透明导电层，并将透明导电层与第二金属电极形成欧姆接触；5）在芯片正面制作绝缘钝化层。本专利技术具备以下优点：第二金属电极下方区域外延层被刻蚀减薄，形成第二沟槽；于第二沟槽内沉积第二金属电极；第二沟槽的设置，可增加第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层的接触面积，间接降低接触电阻，进而降低LED芯片的工作电压；此外，通过设置所述第二沟槽，增加第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层接触面积，可提高第二金属电极的粘附性，进而提升LED芯片的可靠性；最后，所述第二沟槽的设置，使第二金属电极与第二沟槽内裸露外延层间的功函数差增大，形成高阻肖特基接触，具有电流阻挡作用，可改善电流横向扩展能力，提高LED芯片电流分布均匀性，减缓LED芯片在大电流下的饱和速度，最终可达到提升LED芯片亮度与光效的目的。进一步地，本专利技术第二沟槽的刻蚀深度最小为第二半导体层厚度的1/4，最大刻蚀至与电子阻挡层表面接触。其目的在于利用第二半导体层与第二金属电极间的高功函数差，增加其接触电阻，形成阻挡电流的高阻区，以替代吸光的具有电流阻挡作用的传统电绝缘层（如SiO2、Si3O4等），改善电流横向扩展能力，提高LED芯片电流分布均匀性，提升LED芯片亮度与光效。所述第二沟槽的刻蚀宽度等于或大于所述第二金属电极的宽度。当第二沟槽刻蚀宽度大于第二金属电极的宽度时，可减少欧姆接触层及第二半导体层对出射光的吸收，可提升LED芯片亮度。所述第二金属电极为单质反射电极或合金反射电极，以减少金属电极对出射光的吸收，增加光反射，提高LED芯片亮度。附图说明图1为LED半导体外延层剖面结构示意图。图2为本专利技术结构中第二沟槽的剖面示意图。图3为本专利技术实施例1形成产品的剖面示意图。图4为本专利技术实施例2形成产品的剖面示意图。图5为本专利技术实施例3形成产品的剖面示意图。图6为本专利技术实施例4形成产品的剖面示意图。图7为图3的俯视示意图。图8为图4的俯视示意图。具体实施方式一、实施例1：1、制作半导体外延层：如图1所示，将第一半导体层20外延生长于衬底10的一个表面；将有源层30形成于第一半导体层20之上；将电子阻挡层40a生长于有源层30表面；将第二半导体层40生长于电子阻挡层40a表面；将第二半导体层40一侧形成欧姆接触层40b。半导体外延层总厚度为6μm左右。2、制作形成两个沟槽：先在欧姆接触层表面分别定义第一金属电极区域和第二金属电极区域，再分别对第一金属电极区域下方的欧姆接触层、第二半导体层、电子阻挡层、有源层和第一半导体层进行刻蚀，形成裸露出第一半导体层的第一沟槽；对第二金属电极区域下方的欧姆接触层和第二半导体层进行刻蚀，形成裸露出第二半导体层的第二沟槽。具体如图2所示，第一沟槽50形成于第一半导体层20一侧，贯穿欧姆接触层40b、第二半导体层40、电子阻挡层40a与有源层30，直至裸露出第一半导体层20。刻蚀第二金属电极71下方区域外延层，形成第二沟槽51。实施例1中，第二沟槽51的宽度与第二金属电极相同（如图3所示）；各例中的第二沟槽51的深度，最深可以刻蚀到电子阻挡层40a表面，最浅为第二半导体层40厚度的1/4。3、制作两个电极、透明导电层和绝缘钝化层：将第一金属电极70沉积于第一沟槽50内，并使第一金属电极70与第一半导体层20形成欧姆接触。将第二金属电极71沉积于第二沟槽51内，并使第二金属电极71与第二沟槽51内裸露的欧姆接触层40b和第二半导体层40分别形成高阻肖特基接触。然后，在第二金属电极71外围的欧姆接触层40b表面沉积透明导电层60，并将透明导电层60与第二金属电极71形成欧姆接触.最后在芯片正面制作绝缘钝化层80。实施例1形成的产品如图3和4所示，其结构为：在衬底10一侧依次外延设置第一半导体层20、有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED芯片，在衬底一侧依次外延设置第一半导体层、有源层、电子阻挡层、第二半导体层和欧姆接触层；其特征在于：第一金属电极和第二金属电极设置在远离衬底的同一侧；第一金属电极欧姆接触于第一半导体层上，第二金属电极高阻肖特基接触于第二半导体层上；在第二金属电极的外侧设置透明导电层，在远离衬底的芯片表面设置绝缘钝化层。

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，在衬底一侧依次外延设置第一半导体层、有源层、电子阻挡层、第二半导体层和欧姆接触层；其特征在于：第一金属电极和第二金属电极设置在远离衬底的同一侧；第一金属电极欧姆接触于第一半导体层上，第二金属电极高阻肖特基接触于第二半导体层上；在第二金属电极的外侧设置透明导电层，在远离衬底的芯片表面设置绝缘钝化层。
2.一种如权利要求1所述的LED芯片的制造方法，包括在衬底一侧依次外延生长第一半导体层、有源层、电子阻挡层、第二半导体层和欧姆接触层；其特征在于还包括以下步骤：
1）在欧姆接触层表面分别定义第一金属电极区域和第二金属电极区域；
2）对第一金属电极区域下方的欧姆接触层、第二半导体层、电子阻挡层、有源层和第一半导体层进行刻蚀，形成裸露出第一半导体层的第一沟槽；
对第二金属电极区域下方的欧姆接触层和第二半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛生杰，金豫浙，冯亚萍，李佳佳，李志聪，孙一军，王国宏，
申请(专利权)人：扬州中科半导体照明有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32