Led芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛的應(yīng)用于顯示器、電視機(jī)采光裝飾和照明。
[0003]參圖la、lb所示為現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，其從下向上依次包括襯底10’、緩沖層20’、N型半導(dǎo)體層30’、發(fā)光層40’、P型半導(dǎo)體層50’，其中，在N型半導(dǎo)體層30’上刻蝕形成有一臺(tái)階60’，在臺(tái)階60’和P型半導(dǎo)體層50’上分別設(shè)有與N型半導(dǎo)體層30’和P型半導(dǎo)體層50’電性連接的N電極70’和P電極80’。
[0004]早期LED發(fā)展集中在提高其內(nèi)部量子效率上，主要采用如下方法:通過(guò)提高皇晶的質(zhì)量及改變皇晶的結(jié)構(gòu)，使電能不易轉(zhuǎn)換成熱能，進(jìn)而間接提尚LED的發(fā)光效率，從而可獲得70 %左右的理論內(nèi)部量子效率，但是這樣的內(nèi)部量子效率幾乎已經(jīng)接近理論上的極限。
[0005]而芯片的光取出效率指的是組件內(nèi)部產(chǎn)生的光子，在經(jīng)過(guò)組件本身的吸收、折射、反射后，實(shí)際在組件外部可測(cè)量到的光子數(shù)目。從而可知，影響取出效率的因素還包括LED芯片材料本身的吸收、芯片的幾何結(jié)構(gòu)、芯片所使用的材料的折射率差及組件結(jié)構(gòu)的光散射特性等。為了最大限度的提高LED芯片的光取出效率，在以往的LED技術(shù)改進(jìn)中，針對(duì)以上所述幾點(diǎn)因素做了不同的改進(jìn)。如芯片幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有表面粗化、ITOdndiumTin Oxide (In203+Sn02))粗化、倒裝芯片、垂直結(jié)構(gòu)、光子晶體等等。然而，上述方法中無(wú)法避免N電極對(duì)芯片側(cè)壁出光的吸收，對(duì)LED芯片的發(fā)光效率造成了一定的影響。
[0006]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種LED芯片及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種LED芯片及其制備方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案如下:
一種LED芯片，所述LED芯片從下向上依次包括:
襯底；
位于所述襯底上的緩沖層；
位于所述緩沖層上的N型半導(dǎo)體層；
位于所述N型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層；
位于所述發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層；
所述P型半導(dǎo)體層上形成有P電極，LED芯片上還包括位于緩沖層上的臺(tái)階，所述臺(tái)階上設(shè)有N電極，所述P電極和N電極分別與P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層電性連接，所述臺(tái)階的側(cè)壁全部或部分設(shè)置為斜面。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述臺(tái)階的底面低于緩沖層的上表面且不低于緩沖層的下表面。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述臺(tái)階包括形成于N型半導(dǎo)體層上的若干第一臺(tái)階和形成于緩沖層上的第二臺(tái)階，所述N電極設(shè)于第二臺(tái)階上，所述第二臺(tái)階的側(cè)壁設(shè)置為斜面，所述斜面與豎直方向上的夾角為10~60°。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二臺(tái)階的側(cè)壁上外延生長(zhǎng)有絕緣層，所述絕緣層至少隔離緩沖層與N電極。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述N電極包括位于第二臺(tái)階底面上的N電極主體部、及位于絕緣層外側(cè)且與N電極主體部和N型半導(dǎo)體層電性連接的N電極延伸部，所述N電極主體部和N型半導(dǎo)體層通過(guò)N電極延伸部電性連接。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述絕緣層外側(cè)還設(shè)有透明導(dǎo)電層，所述N電極主體部和N型半導(dǎo)體層通過(guò)透明導(dǎo)電層和N電極延伸部電性連接。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第二臺(tái)階的側(cè)壁設(shè)置為傾斜的平面或曲面，絕緣層的外側(cè)面為傾斜設(shè)置的平面或曲面。
[0015]相應(yīng)地，一種LED芯片的制備方法，所述方法包括:
51、提供一襯底；
52、在襯底上依次外延生長(zhǎng)緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層及P型半導(dǎo)體層；
53、刻蝕P型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、N型半導(dǎo)體層以及緩沖層形成臺(tái)階，所述臺(tái)階的側(cè)壁全部或部分設(shè)置為斜面；
54、在P型半導(dǎo)體層和臺(tái)階上制備分別與P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層電性連接的P電極和N電極。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S3具體包括:
刻蝕P型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、及部分N型半導(dǎo)體層形成第一臺(tái)階；
繼續(xù)刻蝕N型半導(dǎo)體層、及全部或部分緩沖層，形成第二臺(tái)階，所述第二臺(tái)階的側(cè)壁為斜面。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S4具體包括:
在P型半導(dǎo)體層上制備與P型半導(dǎo)體層電性連接的P電極；
在第二臺(tái)階的側(cè)壁上外延生長(zhǎng)絕緣層，并在絕緣層外側(cè)和第二臺(tái)階的底面形成與N型半導(dǎo)體層電性連接的N電極。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過(guò)刻蝕全部或部分緩沖層來(lái)實(shí)現(xiàn)N電極的深埋，降低N電極的高度，從而減少芯片側(cè)壁出光的吸收，有效提高了 LED芯片的發(fā)光亮度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖la為現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖lb為現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2a為本發(fā)明第一實(shí)施方式中LED芯片的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2b為本發(fā)明第一實(shí)施方式中LED芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2c為本發(fā)明第一實(shí)施方式中LED芯片上臺(tái)階的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明第二實(shí)施方式中LED芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明第三實(shí)施方式中LED芯片的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]此外，在不同的實(shí)施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號(hào)或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡(jiǎn)單清楚地?cái)⑹霰景l(fā)明，不代表所討論的不同實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。
[0029]參圖2a、2b所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式中LED芯片從下至上依次包括:
襯底10，襯底可以是藍(lán)寶石、S1、SiC、GaN、ZnO等；
緩沖層20，緩沖層可以是GaN等；
N型半導(dǎo)體層30，N型半導(dǎo)體層可以是N型GaN等；
發(fā)光層40，發(fā)光層可以是GaN、InGaN等；
P型半導(dǎo)體層50，P型半導(dǎo)體層可以是P型GaN等；
P型半導(dǎo)體層50上形成有P電極80，LED芯片上還包括位于緩沖層20上的臺(tái)階60，臺(tái)階上設(shè)有N電極70，P電極80和N電極70分別與P型半導(dǎo)體層50和N型半導(dǎo)體層30電性連接。
[0030]其中，本實(shí)施方式中臺(tái)階60形成于緩沖層20上，臺(tái)階的底面低于緩沖層的上表面且不低于緩沖層的下表面，以下結(jié)合圖2c對(duì)本實(shí)施方式中的臺(tái)階60進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031]結(jié)合圖2c所示，臺(tái)階60包括形成于N型半導(dǎo)體層30上的第一臺(tái)階61和形成于緩沖層20上的第二臺(tái)階62，N電極70包括位于第二臺(tái)階62底面上的N電極主體部701、及位于絕緣層外側(cè)且與N電極主體部701和N型半導(dǎo)體層30電性連接的N電極延伸部702，該N電極延伸部在第二臺(tái)階62上分段排布，具體參圖2a所示，當(dāng)然N電極延伸部也可以為一個(gè)整體設(shè)置于第二臺(tái)階62上。其中，第二臺(tái)階62的底面低于緩沖層20的上表面且不低于緩沖層20的下表面，第二臺(tái)階62的側(cè)壁設(shè)置為斜面，該斜面可以為傾斜設(shè)置的平面或曲面，本實(shí)施方式中以平面為例進(jìn)行說(shuō)明；第一臺(tái)階61的底面低于N型半導(dǎo)體層30的上表面且高于N型半導(dǎo)體層的下表面，第一臺(tái)階61的側(cè)壁為垂直設(shè)置。
[0032]本發(fā)明中將第二臺(tái)階62的側(cè)壁設(shè)置為斜面，該斜面與豎直方向上的夾角為10-60°，設(shè)置該斜面的目的在于在采用電鍍或其他方式生長(zhǎng)N電極時(shí)，能夠便于N電極延伸部702的形成，最終N電極延伸部702的末端止于第一臺(tái)階61的底面上，而若該斜面為垂直面，則無(wú)法在其上形成N電極延伸部。
[0033]為了保證N電極70與緩沖層20之間的絕緣，在第二臺(tái)階62的側(cè)壁上外延生長(zhǎng)有絕緣層90。參圖2b所示，本實(shí)施方式中絕緣層92的外側(cè)面為弧面，且絕緣層92從上向下寬度逐漸增大。在其他實(shí)施方式中絕緣層可以為其他形狀，其外側(cè)面也可以為平面等，在此不再一一舉例說(shuō)明，只要能夠?qū)崿F(xiàn)N電極與緩沖層之間絕緣效果的絕緣層均屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0034]進(jìn)一步地，在本實(shí)施方式中N電極延伸部702與絕緣層90外側(cè)面之間還可設(shè)有透明導(dǎo)電層(未圖示)，透明導(dǎo)電層與N型半導(dǎo)體層電性連接，N電極主體部701通過(guò)透明導(dǎo)電層和N電極延伸部702與N型半導(dǎo)體層30電性連接，連接效果更佳。優(yōu)選地，該透明導(dǎo)電層為ITO透明導(dǎo)電層，在其他實(shí)施例中也可以為ΖΙΤΟ、Z1、G10、ΖΤ0,FT0, AZO、GZO、In4Sn3O12,NiAu等透明導(dǎo)電層，進(jìn)一步地，透明導(dǎo)電層可以為一層，也可以為上述透明導(dǎo)電層中兩種或兩種以上的組合層結(jié)構(gòu)。