一种发光二极管芯片及其制备方法技术

为解决现有发光二极管芯片由于晶体缺陷、以及静电击穿作用或其他情况下可能出现漏电，造成LED芯片失效的问题，本发明专利技术提供了一种发光二极管芯片及其制备方法。一种发光二极管芯片，包括衬底、外延叠层、透明导电层、N电极和P电极；其中，所述外延叠层的水平中心线处蚀刻有将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；所述中心沟槽内填充有绝缘填料，所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽。本发明专利技术提供的发光二极管芯片，有效提高了其使用寿命，增强了使用该发光二极管芯片的LED器件的可靠性。同时此发光二极管芯片结构非常简单，适于产业规模化。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制备方法
本专利技术涉及发光二极管芯片领域。
技术介绍
发光二极管(英文全称：LightEmittingDiode，英文简写：LED)，其核心部件为发光二极管芯片(简称LED芯片)，也就是指的PN结，其主要功能是：把电能转化为光能，PN结一端是P型半导体，其内空穴占主导地位；另一端是N型半导体，其内电子占主导地位。P型半导体和N型半导体之间形成上述P-N结。现今的发光二极管芯片一般根据其内电流的走向，可以包括水平封装结构和垂直封装结构；两种结构的核心内容均是沉积在衬底上的外延叠层，其区别仅仅是引出电极的位置有差异，使得其外延叠层内的电流呈水平或者垂直走向。以图1、图2、图3所示的一种发光二极管芯片为例，一般包括如下结构：其最底层为衬底1(蓝宝石衬底)；在衬底1上沉积外延叠层2；该外延叠层2从下到上依次包括N型半导体层21(如N型GaN层)，发光层22，P型半导体层23(如P型GaN层)。在芯片的上表面上从上述P型半导体层23刻蚀至N型半导体层21，形成一电极槽20，该电极槽20内露出的N型半导体层21上镀有N电极b，同时，在P型半导体层23上设有透明导电层3，所述透明导电层3上镀有P电极a，然后在整个芯片上沉积一层SiO2钝化层4。该N电极b和P电极a通入直流电源后其发光层22即可发光。LED芯片的外延叠层2是中经过多次MOCVD(金属有机化学气象沉积)形成不同的层叠膜层，不同膜层的物理化学性质不一样，因此膜层会不可避免的出现一些晶体缺陷。这些缺陷在芯片的使用初期对芯片可能没有明显影响，但是随着芯片使用时间变长，芯片缺陷处会发生漏电，并随时间的增加而变大，当漏电电流达到毫安级别时，LED芯片会变暗或不能点亮，这些都是LED芯片的发光层22失效的结果，因为此时的发光层22中电子与空穴就不能结合产生光子，从而造成不可逆转的破坏。同时，缺陷的量化通常是以缺陷密度来衡量，换句话说，LED芯片中单位面积的缺陷比率相同，所以单位面积芯片的失效几率相同。另外，LED芯片也会在静电击穿作用和一些外观品质异常的情况下也有可能出现漏电，同样会造成LED芯片失效。
技术实现思路
为解决现有发光二极管芯片由于晶体缺陷、以及静电击穿作用或其他情况下可能出现漏电，造成LED芯片失效的问题，本专利技术提供了一种发光二极管芯片及其制备方法。本专利技术一方面提供了一种发光二极管芯片，包括衬底、外延叠层、透明导电层、N电极和P电极；所述外延叠层包括从下至上依次沉积的N型半导体层、发光层和P型半导体层；所述N型半导体层位于所述衬底上方，所述透明导电层位于所述P型半导体层上方；所述发光二极管芯片的水平中心线上，设有从所述P型半导体层蚀刻至所述N型半导体层的电极槽；所述N电极设置在所述电极槽内露出的所述N型半导体层上；同时，所述P电极镀在所述透明导电层的水平中心线上；其中，所述外延叠层的水平中心线处蚀刻有将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；所述中心沟槽内填充有绝缘填料，所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽。本专利技术提供的发光二极管芯片，在外延叠层上水平中心线处蚀刻所述中心沟槽，已将该外延叠层平分为两半，同时，其N电极和P电极再同时镀在该水平中心线上，如此，相当于制作出了两颗并联的子芯片；上述两个子芯片在工作过程中彼此不受影响，若其中一颗子芯片由于漏电等原因导致失效或者断路故障时，此时失效的子芯片可以看作是一个电阻，而另一颗子芯片不会受其影响，仍然能够正常点亮。因此无论把本专利技术公开的发光二极管芯片以串联或者并联的形式形成LED器件，只要两个子芯片不是同时出现问题，那么LED器件仍然可以正常使用。采用上述本专利技术提供的发光二极管芯片，有效提高了发光二极管芯片的使用寿命，增强了使用该发光二极管芯片的LED器件的可靠性。同时此发光二极管芯片结构非常简单，适于产业规模化。优选地，所述外延叠层上还包括设置在最下方的缓冲层，所述缓冲层沉积在所述衬底上。优选地，在所述发光二极管芯片除N电极和P电极外的表面上沉积有钝化层。优选地，所述中心沟槽的宽度为5-10μm。优选地，所述绝缘填料为SiO2。本专利技术第二方面提供了一种发光二极管芯片的制备方法，包括如下步骤：S1、外延叠层制备步骤：在衬底上沉积外延叠层；包括从下至上依次沉积的N型半导体层、发光层和P型半导体层；S2、中心沟槽蚀刻步骤：在所述外延叠层的水平中心线处蚀刻将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；S3、电极槽蚀刻步骤：在所述外延叠层的水平中心线上，从所述N型半导体层至所述P型半导体层蚀刻出一电极槽；S4、绝缘填料填充步骤：在所述中心沟槽内填充绝缘填料；S5、透明导电层制备步骤：在所述P型半导体层上镀透明导电层；所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽；S6、电极制备步骤：将所述N电极镀在所述电极槽露出的所述N型半导体层上；同时，将所述P电极镀在所述透明导电层的水平中心线上。本专利技术提供的发光二极管芯片制造方法，由于其在制备得到外延叠层后，在其外延叠层的水平中心线上蚀刻出将外延叠层平分为两半的中心沟槽，并在沟槽内填充绝缘填料，同时，其N电极和P电极再同时镀在该水平中心线上，如此，该制造方法相当于制作出了两颗并联的子芯片；上述两个子芯片在工作过程中彼此不受影响，若其中一颗子芯片由于漏电等原因导致失效或者断路故障时，此时失效的子芯片可以看作是一个电阻，而另一颗子芯片不会受其影响，仍然能够正常点亮。因此无论把本专利技术公开的发光二极管芯片以串联或者并联的形式形成LED器件，只要两个子芯片不是同时出现问题，那么LED器件仍然可以正常使用。采用上述本专利技术提供制备方法非常简单，适于产业规模化。其制备得到的发光二极管芯片，有效提高了发光二极管芯片的使用寿命，增强了使用该发光二极管芯片的LED器件的可靠性。同时此发光二极管芯片结构非常简单。优选地，所述步骤S1中，还包括在衬底上沉积缓冲层，然后将所述N型半导体层沉积在所述缓冲层上的步骤。优选地，在所述S6步骤后，还包括如下步骤：S7、钝化层沉积步骤：在所述发光二极管芯片除N电极和P电极外的表面上沉积钝化层。优选地，所述步骤S2具体包括如下步骤：用光刻的方法，在外延叠层的水平中心线处暴露出需要刻蚀的中心沟槽区域，然后用电感耦合等离子刻蚀机进行干法刻蚀出中心沟槽，刻蚀完成后，去除表面残余光刻胶。优选地，所述步骤S3具体包括如下步骤：在完成上述步骤S2后，再次进行光刻，在所述外延叠层的水平中心线上，暴露出需要刻蚀的电极槽区域，用用ICP刻蚀机进行干法刻蚀，在该电极槽区域蚀刻电极槽，然后去除表面残余光刻胶。优选地，所述步骤S4具体包括如下步骤：将步骤S3中制备的半成品放入PECVD设备中，沉积绝缘填料；沉积完成后，再次进行光刻，遮挡住中心沟槽，用HF/NH4F缓冲溶液进行湿法刻蚀，保留中心沟槽内的绝缘填料。优选地，所述步骤S5具体包括如下步骤：采用蒸镀或者溅射镀膜的方法，在P型半导体层表面制得透明导电层；然后再次进行光刻，保留需要的区域；光刻完成后进行湿法刻蚀，湿法刻蚀完成后，去除残余光刻胶，然后将半成品放入退火炉中进行退火。优选地，所述步骤S6具体包括如下步骤：在黄光条件下，采用负性光刻胶进行光刻，暴露出需要镀电极的区域，接着放置在蒸镀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，包括衬底、外延叠层、透明导电层、N电极和P电极；所述外延叠层包括从下至上依次沉积的N型半导体层、发光层和P型半导体层；所述N型半导体层位于所述衬底上方，所述透明导电层位于所述P型半导体层上方；所述发光二极管芯片的水平中心线上，设有从所述P型半导体层蚀刻至所述N型半导体层的电极槽；所述N电极设置在所述电极槽内露出的所述N型半导体层上；同时，所述P电极镀在所述透明导电层的水平中心线上；其特征在于，所述外延叠层的水平中心线处蚀刻有将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；所述中心沟槽内填充有绝缘填料，所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，包括衬底、外延叠层、透明导电层、N电极和P电极；所述外延叠层包括从下至上依次沉积的N型半导体层、发光层和P型半导体层；所述N型半导体层位于所述衬底上方，所述透明导电层位于所述P型半导体层上方；所述发光二极管芯片的水平中心线上，设有从所述P型半导体层蚀刻至所述N型半导体层的电极槽；所述N电极设置在所述电极槽内露出的所述N型半导体层上；同时，所述P电极镀在所述透明导电层的水平中心线上；其特征在于，所述外延叠层的水平中心线处蚀刻有将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；所述中心沟槽内填充有绝缘填料，所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述外延叠层还包括设置在最下方的缓冲层，所述缓冲层沉积在所述衬底上。3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，在所述发光二极管芯片的除N电极和P电极外的表面上沉积有钝化层。4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述中心沟槽的宽度为5-10μm。5.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述绝缘填料为SiO2。6.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、外延叠层制备步骤：在衬底上沉积外延叠层；包括从下至上依次沉积的N型半导体层、发光层和P型半导体层；S2、中心沟槽蚀刻步骤：在所述外延叠层的水平中心线处蚀刻将所述外延叠层平分为两半的中心沟槽；S3、电极槽蚀刻步骤：在所述外延叠层的水平中心线上，从所述P型半导体层至所述N型半导体层蚀刻出一电极槽；S4、绝缘填料填充步骤：在所述中心沟槽内填充绝缘填料；S5、透明导电层制备步骤：在所述P型半导体层上镀透明导电层；所述透明导电层不覆盖所述中心沟槽和所述电极槽；S6、电极制备步骤：将所述N电极镀在所述电极槽内露出的所述N型半导体层上；同时，将所述P电极镀在所述透明导电层的水平中心线上。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，还包括在衬底上沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭遥，张杰，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44