发光二极管芯片结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管芯片结构及其制作方法，结构包括衬底、外延结构、台面结构、第一电流阻挡层、电流扩展层、第二电流阻挡层、第一P电极、分布布拉格反射层、第二P电极以及N电极。第一电流阻挡层形成于外延结构的部分表面，电流扩展层包裹第一电流阻挡层，第二电流阻挡层形成于电流扩展层表面且具有图案化的粗糙表面，分布布拉格反射层包裹第一P电极、第二电流阻挡层表面及外延结构侧壁。本发明专利技术通过具有图案化的粗糙结构的电流阻挡层，能大大增加电流扩展层与分布布拉格反射层的界面表面积，使分布布拉格反射层入射光散射增强，从而提升芯片亮度。同时，可增强该电流阻挡层与分布布拉格反射层的黏附性，提高结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管芯片结构及其制作方法
本专利技术属于半导体照明领域，特别是涉及一种发光二极管芯片结构及其制作方法。
技术介绍
半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管LED通常是由如GaN(氮化镓)、GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是具有发光特性的PN结，在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。现有的LED倒装芯片一般是在透明导电层(如：ITO)上直接沉积分布布拉格反射层DBR，并且，为了保证反射性能，该分布布拉格反射层的厚度一般需要设计为大于3μm，导致LED发光外延结构发出的光线在这两个平面界面处的出光面积有限，不利于LED芯片外部光萃取，导致芯片发光效率降低。基于以上所述，提供一种可以有效提高LED芯片外部光萃取的发光二极管芯片结构及其制作方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种发光二极管芯片结构及其制作方法，用于解决现有技术中发光二极管芯片外部光萃取较低而导致发光效率降低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种发光二极管芯片结构，其特征在于：包括：衬底；外延结构，位于所述衬底上，包括依次层叠的第一导电型半导体层、量子阱层以及第二导电型半导体层；局部缺陷区，位于部分第二导电型半导体层上，且向下延伸至第一导电型半导体层形成台面结构，所述台面结构露出有外延结构侧壁；第一电流阻挡层，形成于所述外延结构的部分表面；电流扩展层，包裹所述第一电流阻挡层，并与部分的所述外延结构表面接合；第二电流阻挡层，形成于所述电流扩展层表面，所述第二电流阻挡层具有图案化的粗糙表面，并具有显露所述电流扩展层的预留窗口；第一P电极，形成于所述预留窗口；分布布拉格反射层，包裹所述第一P电极表面、所述第二电流阻挡层表面及所述外延结构侧壁，且所述分布布拉格反射层中具有P电极通孔以及N电极通孔；第二P电极，形成于所述P电极通孔中，与所述第一P电极连接；以及N电极，形成于所述N电极通孔中，与所述第一导电型半导体层台面连接。优选地，所述第一电流阻挡层及所述第二电流阻挡层的至少一者表面形成有图案化的粗糙结构。优选地，所述图案化的粗糙结构包含若干凸起结构。优选地，所述凸起结构包括半圆球形凸起结构、圆锥形凸起结构及圆台形凸起结构中的至少一种。进一步地，所述凸起结构的高度不小于100nm，所述凸起结构的直径或边长不大于50μm，相邻所述凸起结构之间的间距不大于20μm。优选地，所述电流扩展层表面形成有图案化的粗糙结构。优选地，所述分布布拉格反射层的厚度不小于3μm。本专利技术还提供一种发光二极管芯片结构的制作方法，包括：1)提供一衬底，于所述衬底上形成外延结构，所述外延结构包括依次层叠的第一导电型半导体层、量子阱层以及第二导电型半导体层；2)于所述外延结构中刻蚀出局部缺陷区，形成台面结构，所述台面结构露出有外延结构侧壁；3)于所述外延结构的部分表面形成第一电流阻挡层；4)形成电流扩展层，所述电流扩展层包覆所述第一电流阻挡层并与部分的所述外延结构表面接合；5)于所述电流扩展层上形成第二电流阻挡层，于所述第二电流阻挡层表面形成图案化的粗糙结构，并于所述第二电流阻挡层中形成显露所述电流扩展层的预留窗口；6)于所述预留窗口中形成第一P电极；7)形成全局覆盖的分布布拉格反射层；以及8)于所述分布布拉格反射层中形成P电极通孔以及N电极通孔，基于所述P电极通孔制作与所述第一P电极连接的第二P电极，基于所述N电极通孔制作与所述第一导电型半导体层台面连接的N电极。优选地，所述步骤3)、步骤5)至少包括一步骤于所述第一电流阻挡层或第二电流阻挡层表面形成所述图案化的粗糙结构。优选地，所述第一电流阻挡层或所述第二电流阻挡层表面的图案化的粗糙结构包含多个凸起结构。优选地，所述凸起结构包括半圆球形凸起结构或圆锥形凸起结构或圆台形凸起结构中的至少一种。进一步地，所述凸起结构的高度不小于100nm，所述凸起结构的直径或边长不大于50μm，相邻所述凸起结构之间的间距不大于20μm。优选地，步骤4)还包括于所述透明导电层表面形成图案化的粗糙结构的步骤。优选地，所述分布布拉格反射层的厚度不小于3μm。如上所述，本专利技术的发光二极管芯片结构及其制作方法，具有以下有益效果：本专利技术通过在透明导电层的上界面与分布布拉格反射层的下界面之间制作表面具有图案化的粗糙结构的电流阻挡层，能大大增加经透明导电层与分布布拉格反射层的界面表面积，使分布布拉格反射层入射光散射增强，从而提升芯片亮度。同时，该电流阻挡层表面的图案化的粗糙结构可有效增强该电流阻挡层与分布布拉格反射层之间的黏附性，提高LED芯片结构的可靠性。附图说明图1～图13显示为本专利技术的发光二极管芯片结构的制作方法各步骤所呈现的结构示意图，其中，图7显示为本专利技术实施例1采用的半圆球形凸起结构的第二电流阻挡层的结构示意图，图8显示为本专利技术实施例2采用的圆锥形凸起结构的第二电流阻挡层的结构示意图，图9显示为本专利技术实施例3采用的圆台形凸起结构的第二电流阻挡层的结构示意图，图13显示为本专利技术的发光二极管芯片结构示意图。元件标号说明101衬底102第一导电型半导体层103量子阱层104第二导电型半导体层105台面结构106第一电流阻挡层107电流扩展层108第二电流阻挡层1081半圆球形凸起结构1082圆锥形凸起结构1083圆台形凸起结构109第一P电极110分布布拉格反射层(DBR)111P电极通孔112N电极通孔113第二P电极114N电极具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1～图7以及图10～图13所示，本实施例提供一种发光二极管芯片结构的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：如图1～图2所示，首先进行步骤1)，提供一衬底101，于所述衬底101上形成外延结构，所述外延结构包括依次层叠的第一导电型半导体层102、量子阱层103以及第二导电型半导体层104。所述衬底101包括平面型蓝宝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片结构，其特征在于：包括：衬底；外延结构，位于所述衬底上，包括依次层叠的第一导电型半导体层、量子阱层以及第二导电型半导体层；局部缺陷区，位于部分所述第二导电型半导体层上，且向下延伸至所述第一导电型半导体层形成台面结构，所述台面结构露出有外延结构侧壁；第一电流阻挡层，形成于所述外延结构的部分表面；电流扩展层，包裹所述第一电流阻挡层，并与部分的所述外延结构表面接合；第二电流阻挡层，形成于所述电流扩展层表面，所述第二电流阻挡层具有图案化的粗糙表面，并具有显露所述电流扩展层的预留窗口；第一P电极，形成于所述预留窗口；分布布拉格反射层，包裹所述第一P电极表面、所述第二电流阻挡层表面及所述外延结构侧壁，且所述分布布拉格反射层中具有P电极通孔以及N电极通孔；第二P电极，形成于所述P电极通孔中，与所述第一P电极连接；以及N电极，形成于所述N电极通孔中，与所述第一导电型半导体层台面连接。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片结构，其特征在于：包括：衬底；外延结构，位于所述衬底上，包括依次层叠的第一导电型半导体层、量子阱层以及第二导电型半导体层；局部缺陷区，位于部分所述第二导电型半导体层上，且向下延伸至所述第一导电型半导体层形成台面结构，所述台面结构露出有外延结构侧壁；第一电流阻挡层，形成于所述外延结构的部分表面；电流扩展层，包裹所述第一电流阻挡层，并与部分的所述外延结构表面接合；第二电流阻挡层，形成于所述电流扩展层表面，所述第二电流阻挡层具有图案化的粗糙表面，并具有显露所述电流扩展层的预留窗口；第一P电极，形成于所述预留窗口；分布布拉格反射层，包裹所述第一P电极表面、所述第二电流阻挡层表面及所述外延结构侧壁，且所述分布布拉格反射层中具有P电极通孔以及N电极通孔；第二P电极，形成于所述P电极通孔中，与所述第一P电极连接；以及N电极，形成于所述N电极通孔中，与所述第一导电型半导体层台面连接。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述第一电流阻挡层及所述第二电流阻挡层的至少一者表面形成有图案化的粗糙结构。3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述图案化的粗糙结构包含若干凸起结构。4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述凸起结构包括半圆球形凸起结构、圆锥形凸起结构及圆台形凸起结构中的至少一种。5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述凸起结构的高度不小于100nm，所述凸起结构的直径或边长不大于50μm，相邻所述凸起结构之间的间距不大于20μm。6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述电流扩展层表面形成有图案化的粗糙结构。7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片结构，其特征在于：所述分布布拉格反射层的厚度不小于3μm。8.一种发光二极管芯片结构的制作方法，其特征在于，包括：1)提供一衬底，于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾江斌，何安和，洪灵愿，彭康伟，林素慧，张家宏，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35