一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，在襯底上依次形成N?GaN、有源區和P?GaN，該N?GaN、有源區和P?GaN形成外延結構；通過刻蝕將N?GaN裸露，在裸露的N?GaN上形成N電極，在P?GaN表面形成電流擴展層，在電流擴展層上形成P電極；在外延結構的表面及側面設計增透層，增透層由多層高低折射率的絕緣材料層交替堆疊，層數至少為3層，折射率排布為低/高/…/低/高/低，增透層總厚度為1000??10000?。本實用新型可以降低發光二極管芯片的表面光反射，提升二極管芯片的發光效率。
【專利說明】
一種具有表面増透層的氮化鎵基發光二極管芯片
技術領域
[0001]本實用新型涉及發光二極管芯片技術領域，尤其是指一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片。
【背景技術】
[0002]現有技術中，LED芯片的結構主要包括依次設置的襯底、N-GaN、有源區和P-GaN。通過刻蝕LED芯片形成臺階，將N-GaN裸露出來，在N-GaN的臺階面上形成N電極及N電極引腳，在未刻蝕的P-GaN表面有電流擴展層，在電流擴展層之上形成P電極及P電極引腳。
[0003]為了保護芯片表面，在整個芯片表面設有PV層，并通過刻蝕裸露出N電極和P電極。PV層通常為S12材料，厚度約2000A。然而，其缺陷在于:LED的出射光從GaN中出射，經過電流擴展層和PV層，有7%-10%的光被反射，導致LED的發光效率降低。
[0004]公開號為CN200976354Y公開在LED芯片表面設置單層增透膜，增透膜僅為一層T12 ；公開號為CN101232062A公開在GaN晶體的表面和側面連接有增透膜，為單層結構。然而，所述增透膜的透光率有待進一步提高，其反射率有待進一步降低，本案由此產生。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，以降低發光二極管芯片的表面光反射，提升二極管芯片的發光效率。
[0006]為達成上述目的，本實用新型的解決方案為:
[0007]—種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，在襯底上依次形成N-GaN、有源區和P-GaN，該N-GaN、有源區和P-GaN形成外延結構;通過刻蝕將N-GaN裸露，在裸露的N-GaN上形成N電極，在P-GaN表面形成電流擴展層，在電流擴展層上形成P電極;在外延結構的表面及側面設計增透層，增透層由多層高低折射率的絕緣材料層交替堆疊，層數至少為3層，折射率排布為低/高/.../低/高/低，增透層總厚度為1000A-10000A。
[0008]進一步，低折射率的絕緣材料層為S12或MgF，折射率小于1.7。
[0009]進一步，高折射率的絕緣材料層為T12、SiNx或Al2O3，折射率大于1.7。
[0010]進一步，每層絕緣材料層的厚度范圍在100A-3000A。
[0011]進一步，高折射率的絕緣材料層的厚度小于低折射率的絕緣材料層，高折射率的絕緣材料層的厚度為100A-300A;最上一層的低折射率的絕緣材料層厚度為1000A-2000A，而其它的絕緣材料層厚度為200A-600A。
[0012]進一步，襯底為藍寶石、碳化硅或硅中的一種。
[0013]進一步，電流擴展層的材料為氧化銦錫(ITO)、Au、AZ0(摻鋁ZnO)或金屬納米線中一種，厚度為 100A-3000A。
[0014]進一步，在電流擴展層與P-GaN之間生長電流阻擋層，電流阻擋層的材料為Si02、SiNx 或 Al2O3 中的一種，厚度為 100A-5000A。
[0015]進一步，N電極和 P 電極為 Ag、Al、Au、Cr、N1、Pd、Pt、T1、N1、W中的一種，厚度為 1000A-30000Ao
[0016]采用上述方案后，本實用新型在外延結構的表面及側面設計增透層，增透層由多層高低折射率的絕緣材料層交替堆疊，層數至少為3層，折射率排布為低/高/.../低/高/低，增透層總厚度為ΙΟΟΟΑ-ΙΟΟΟΟΑ，使得LED的出射光從GaN中出射后，經過電流擴展層和增透層，僅有3-4%的光被反射，相比于現有技術的PV層，可以降低約5%的表面反射率。因此，本實用新型可以降低發光二極管芯片的表面光反射，提升二極管芯片的發光效率。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的俯視圖；
[0018]圖2是本實用新型的剖視圖；
[0019]圖3a至圖3d是本實用新型的制作工藝圖。
[0020]標號說明
[0021]襯底IN~GaN2
[0022]N電極21 有源區3
[0023]P-GaM電流擴展層5
[0024]P電極51增透層6。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細描述。
[0026]參閱圖1及圖2所示，本實用新型揭示的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，在襯底I上依次形成N-GaN2、有源區3和P-GaM，該N_GaN2、有源區3和P-GaM形成外延結構。通過刻蝕將N-GaN2裸露，在裸露的N-GaN2上形成N電極21，在P-GaM表面形成電流擴展層5，在電流擴展層5上形成P電極51。
[0027]在外延結構的表面及側面設計增透層6，增透層6由多層高低折射率的絕緣材料層交替堆疊，層數至少為3層，折射率排布為低/高/.../低/高/低，增透層總厚度為1000A-10000A，可以根據不同情況增加厚度和層數，用以保護芯片表面，起到鈍化作用。
[0028]增透層6中低折射率的絕緣材料層為S12或MgF，折射率小于1.7，而高折射率的絕緣材料層為T12、SiNx或Al2O3，折射率大于1.7。
[0029]每層絕緣材料層的厚度范圍在100A-3000A，具體厚度可以根據LED實際出射光的1/4光學波長設計，使得LED的出射光從GaN中出射，經過電流擴展層5和增透層6，僅有3-4%的光被反射回去，相比于原有的PV層，可以降低約5%的表面反射率。
[0030]高折射率的絕緣材料層的厚度小于低折射率的絕緣材料層，高折射率的絕緣材料層的厚度為100A-300A;最上一層的低折射率的絕緣材料層厚度為1000A-2000A，而其它的絕緣材料層厚度為200A-600A，以保證膜系能夠完整包覆芯片表面，達到良好的鈍化效果。
[0031]襯底I包括且不限于為藍寶石、碳化硅或硅中的一種。電流擴展層5的材料包括且不限于氧化銦錫(1!'0)^11^20(摻鋁2110)或金屬納米線中一種或幾種，厚度為10(^-3000人。
[0032]可選的，在電流擴展層5與P-GaM之間生長電流阻擋層，電流阻擋層的材料包括且不限于Si02、SiNx或Al2O3中的一種或幾種，厚度為100A-5000A。
[0033]N電極21和P電極51包括且不限于Ag、Al、Au、Cr、N1、Pd、Pt、T1、N1、W中的一種或幾種合金，厚度為1000A-30000A。
[0034]如圖3a至圖3d所示，所述具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片制作工藝，包括以下步驟:
[0035]一，如圖3a所示，在襯底I上依次生成N_GaN2、有源區3和P_GaN4，該N_GaN2、有源區3和P-GaM形成外延結構。
[0036]二，如圖3b所示，光刻后通過ICP工藝刻蝕LED芯片形成臺階，將N_GaN2裸露出來，臺階高度14000A。
[0037]三，如圖3c所示，將2300A的ITO蒸鍍于LED芯片表面，光刻后通過化學腐蝕去除多余的部分，形成電流擴展層5。
[0038]四，如圖3(1所示，將共13000A的Cr/Al/Ti/Pt/Au蒸鍍于LED芯片表面，光刻后通過剝離工藝去除多余部分，形成N電極21及N電極引腳和P電極51及P電極引腳。
[0039]五，如圖2所示，將5層(Si02/Ti02/Si02/Ti02/Si02)增透層6蒸鍍于LED芯片表面，T12的厚度通常小于低折射率材料，厚度范圍100A-200A之間；非最后一層的S12的厚度通常在200A-400A之間，最后一層的S12厚度約在1000A左右，總厚度約2000A，光刻后通過ICP刻蝕，裸露出N電極21和P電極51，最終形成本發明所述的LED芯片，俯視圖如圖1所示。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:在襯底上依次形成N-GaN、有源區和P-GaN，該N-GaN、有源區和P-GaN形成外延結構;通過刻蝕將N-GaN裸露，在裸露的N-GaN上形成N電極，在P-GaN表面形成電流擴展層，在電流擴展層上形成P電極;在外延結構的表面及側面設計增透層，增透層由多層高低折射率的絕緣材料層交替堆疊，層數至少為3層，折射率排布為低/高/.../低/高/低，增透層總厚度為1000A-10000A。2.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:低折射率的絕緣材料層為S12或MgF，折射率小于1.7。3.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:高折射率的絕緣材料層為T12、SiNx或Al2O3,折射率大于1.7。4.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:每層絕緣材料層的厚度范圍在100A-3000A。5.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:高折射率的絕緣材料層的厚度小于低折射率的絕緣材料層，高折射率的絕緣材料層的厚度為100A-300A;最上一層的低折射率的絕緣材料層厚度為1000A-2000A，而其它的絕緣材料層厚度為200A-600A。6.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:襯底為藍寶石、碳化硅或硅中的一種。7.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:電流擴展層的材料為氧化銦錫、Au、AZ0或金屬納米線中一種，厚度為100A-3000A。8.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:在電流擴展層與P-GaN之間生長電流阻擋層，電流阻擋層的材料為Si02、SiNx或Al2O3中的一種，厚度為100A-5000A。9.如權利要求1所述的一種具有表面增透層的氮化鎵基發光二極管芯片，其特征在于:N電極和P電極為△8、厶1、厶11、0、附、？(1、？111、附、￥中的一種，厚度為100(^-30000人。
【文檔編號】H01L33/44GK205595365SQ201620277105
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】周弘毅, 張永, 陳凱軒, 李俊賢, 劉英策, 陳亮, 魏振東, 李小平, 吳奇隆, 蔡立鶴, 鄔新根, 黃新茂
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司