通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺制造技术

本发明专利技术涉及了一种通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺，它包括ｐ型金ｐａｄ、ｎ型金ｐａｄ、发光有源层、衬底、透明电流扩展层、填充体，其中发光有源层通过ＭＯＣＶＤ设备生长在衬底上，其中间有一层过渡层，填充体填充在发光有源层被刻蚀的一个孔里，透明电流扩展层通过薄膜生长技术生长在发光有源层表面，ｐ型金ｐａｄ蒸镀在透明电流扩展层上面，ｎ型金ｐａｄ在发光有源层被刻蚀掉的一个角位置上，本发明专利技术避免了发光有源层耗能不出光的缺陷，从而达到提高出二极管的出光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片及其制造工艺，通过刻蚀去掉金属pad电极下面的有源层，从而去除耗电发光但由于金属电极遮挡不能提取出光的发光部分，提高了发光二极管的出光效率。技术背景从上世纪60年代第一只商用二极管诞生，到90年代第一只大功率二极管诞生， 围绕着如何提高发光二极管的出光效率，发光二极管的结构也经历了无数的变化，从 刚诞生时的51m/W已经提高到了今天高于1001m/W的光效。效率的不断提高推动发光 二极管进入了各大领域交通信号灯、大屏幕背光源、甚至未来几年的路灯等高端领 域，发展之所以如此迅速是由于发光二极管具有寿命长、低功耗、绿色环保的优点。 目前制约LED进入高端领域的发展瓶颈是出光效率及散热，理论上发光二极管发光效 率高达2001m/W，但是现在发光二极管的效率不到理论值的一半， 一个重要原因就是 一部分从激活区出来的光不能从发光二极管芯片内部提取出来，尤其是金属电极的吸 收、遮挡、除正上方方向之外方向光的多次折射等影响。芯片表面的金属电极pad 占发光面积接近1/3，大量有源层发出的光由于金属pad的遮挡无法被提取，造成了 耗电的同时不出光，从而造成发光二极管效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种通过结构优化提高出光效 率的发光二极管芯片及其制造工艺，提高发光二极管的出光效率。为达到上述目的，本专利技术的构思是针对当前LED存在的结构缺陷，金属电极 遮光较多，优化结构，将金属下面的有源层刻蚀掉，用不发光材料填充起来生长pad 电极，从而避免了遮光部分有源层的耗能，提高了出光效率。本专利技术采用采用刻蚀技术将金属电极pad正下面的发光有源层刻蚀掉，并采用绝 缘材料填充起来，填至与有源层上表面齐平后开始生长制作电流扩散层，如ITO电 流扩散层或者ZnO电流扩散层，最后在刻蚀去掉有源层的正上方位置制作金属电极 pad,本专利技术是在原有结构的基础上进行的结构优化，去掉了发光耗能不能被提取光 的发光有源层部分，从而在提取光基本不变的前提下，降低了耗能，从而有利于发光二极管出光效率的提高。根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，包括衬底、衬底上的发光有 源层、透明电流扩展层以及P型金pad和n型金pad，其特征在于所述发光有源层生长在衬底上，其中间有一层过渡层； 有一个填充体填充在发光有源层被刻蚀的一个孔里；所述透明电流扩展层生长在发光有源层表面；P型金pad蒸镀在透明电流扩展层上面；n型金pad在发光有源层被刻蚀掉的一个角位置上。上述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于所述的有源层 被刻蚀掉并用绝缘填充体填充的孔位于P型金pad正下方。上述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在于所述透明电流 扩展层为IT0透明电流扩展层或者透明镍金电流扩展层或者氧化锌透明电流扩展层；上述通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片工艺，其特征在于工艺步骤如下1) 在原有工艺下通过M0CVD等设备完成发光有源层的生长制作；2) 在发光有源层上表面需要制作p型金pad电极的正下方位置将发光有源层部分 通过刻蚀工艺刻蚀出填充用孔；3) 通过薄膜淀积技术，将刻蚀出的孔填充上填充体至与发光有源层上表面齐平；4) 清洗发光有源层上表面的光刻胶等杂质后，通过薄膜生长技术生长透明电流扩 展层；5) 在对应填充体上方的透明电流扩展层上面蒸镀上p型金pad，在发光有源层被 刻蚀掉的一个位置上制作n型金pad;6) 表面清洗以及杂质清除；7) 将圆片划分成单个芯片。在上述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片的制造工艺中，所述工艺 步骤b中，刻蚀孔的大小跟相应尺寸芯片上表面的p型金pad电极大小相当；在上述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片制作工艺中，所述工艺步 骤c中，填充体材料为绝缘材料本通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片专利技术与传统芯片相比，避免了 p型金pad下面发光有源层的耗能不出光的缺陷，从而提高了发光二极管的出光效 率。 附图说明图1是传统发光二极管芯片的截面图。图2是图1的俯视图。图3是本专利技术的发光二极管截面图。图4是传统垂直结构大功率发光二极管的截面图。图5是图4的俯视图。图6是本专利技术垂直结构的大功率发光二极管截面图。具体实施方式 本专利技术的优选实施例子结合附图说明如下实施例一参见图3和图6，本通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片包 括p型金padl 、 n型金pad2、发光有源层3、衬底4、透明电流扩展层5、填充体 6，过渡层7，其中发光有源层3通过M0CVD设备生长在衬底4上，其中间有一层 过渡层7;填充体6填充在发光有源层3被刻蚀的一个孔里；透明电流扩展层5通过 薄膜生长技术生长在发光有源层3表面；p型金pad 1蒸镀在透明电流扩展层5上面； n型金pad 2在发光有源层3被刻蚀掉的一个角位置上。本通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片的制备工艺如下 首先在原有工艺下通过MOCVD等设备完成发光有源层的生长制作后，在发光有源 层3上表面需要制作p型金pad 1电极的正下方位置的有源层3部分以及n型电极位 置通过刻蚀工艺刻蚀掉，并用光刻胶保护好n型电极位置；然后通过薄膜淀积技术， 将刻蚀出的孔填充上填充体6至与有源层上表面齐平，并清洗有源层上表面的光刻胶 等杂质，制作透明电流扩展层5 (透明电流扩展层是ITO电流扩展层或者是透明镍金 电流扩展层或者是ZnO透明电流扩展层)，透明电流扩展层6生长制作完成后在对应 于填充体正上方的透明电流扩展层5相应的位置制作p型金pad 1和n电极位 置制作 n型金pad 2;最后通过表面清洗以及杂质清除后将圆片划分成单个的发光二极管芯 片。实施例二参见如图5和图6，实施例二与实施例一类似，区别在于实施例二是 大功率发光二极管芯片，尺寸较大，表面有两个p型金pad (1)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，包括衬底（４）、衬底上的发光有源层（３）、透明电流扩展层（５）以及ｐ型金ｐａｄ（１）和ｎ型金ｐａｄ（２），其特征在于：ａ．所述发光有源层（３）生长在衬底（４）上，其中间有一层过渡层（７）；ｂ．有一个填充体（６）填充在发光有源层（３）被刻蚀的一个孔里；ｃ．所述透明电流扩展层（５）生长在发光有源层（３）表面；ｄ．所述ｐ型金ｐａｄ（１）蒸镀在透明电流扩展层（５）上面；ｅ．所述ｎ型金ｐａｄ（２）在发光有源层（３）被刻蚀掉的一个角位置上。

【技术特征摘要】
1. 一种通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，包括衬底(4)、衬底上的发光有源层(3)、透明电流扩展层(5)以及p型金pad(1)和n型金pad(2)，其特征在于a.所述发光有源层(3)生长在衬底(4)上，其中间有一层过渡层(7)；b.有一个填充体(6)填充在发光有源层(3)被刻蚀的一个孔里；c.所述透明电流扩展层(5)生长在发光有源层(3)表面；d.所述p型金pad(1)蒸镀在透明电流扩展层(5)上面；e.所述n型金pad(2)在发光有源层(3)被刻蚀掉的一个角位置上。2、 根据权利要求l所述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在 于所述发光有源层(3)被刻蚀掉并用绝缘填充体(6)填充，填充的被刻蚀孔位 于p型金pad (1)的正下方。3、 根据权利要求1所述的通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片，其特征在 于所述透明电流扩展层(5)为ITO透明电流扩展层或者透明镍金电流扩展层或者 氧化锌透明电流扩展层。4、 一种根据权利要求1所述通过结构优化提高出光效率的发光二极管芯片的制造工...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷录桥，张建华，王书方，马可军，李抒智，
申请(专利权)人：上海大学，上海半导体照明工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：31[]