一种发光二极管芯片及发光装置的制作方法

1.本实用新型涉及发光二极管芯片技术领域，具体是涉及一种发光二极管芯片及发光装置。


背景技术：

2.目前发光二极管芯片结构如图1和图2所示，包括衬底10’和生长于衬底10’表面上的外延结构层，外延结构层至少包括有n型gan层11’、有源层12’和p型gan层13’，分别形成于n型gan层11’和p型gan层13’上的n电极14’和p电极15’，其中n电极14’的制备工艺是通过蚀刻的方式在芯片表面蚀刻出单独的n型gan台面，然后在n型gan台面上形成n电极14’。因此现有发光二极管芯片的电流从p电极15’通入时，所有电流必须通过n型gan层11’汇集到n电极14’形成电回路，而由于电流在发光二极管芯片上分布不均(电流的主要流向如图1中箭头方向所示)，因此易导致p、n电极间出现强电场，影响产品在终端使用性能。
3.虽然现有技术中会在p型gan层13’上增加一层透明导电层16’来提高电流横向扩展的能力，此类设计需将n电极14’对应区域上蚀刻出n
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gan台面，因此需要将大面积的p型gan层13’以及有源层12’蚀刻掉，这会大大影响芯片可用的发光面积，进而降低发光效率；而且也存在p、n电极间电场集中而导致局部出现强电场影响产品性能的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在提供一种发光二极管芯片，以解决现有发光二极管芯片存在局部强电场和发光面积小的问题。
5.具体方案如下：
6.一种发光二极管芯片，包括外延结构层和形成于外延结构层上的第一电极、第二电极，所述外延结构层包括第一导电型半导体层、有源层以及第二导电型半导体层；
7.外延结构层包括局部缺陷区域，局部缺陷区域是通过外延结构层的部分区域的第二导电型半导体层、有源层和部分厚度的第一导电类型半导体层被去除以使部分第一导电型半导体层被暴露，局部缺陷区域的底部为第一导电型半导体层，局部缺陷区域的侧壁为第一导电类型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的侧壁；
8.所述第一电极具有形成于第二导电型半导体层表面上方的第一部分以及延伸至局部缺陷区域的侧壁以及底部的第二部分，第一电极接触局部缺陷区域的侧壁的第一导电型半导体层以及底部的第一导电型半导体层；
9.第二电极与第二导电型半导体层电性连接。
10.在一些实施例中，所述第一部分为第一电极的第一焊盘，第二部分为第一电极的第一扩展条。
11.在一些实施例中，第一电极与第二导电型半导体层的表面之间有绝缘层，并且所述绝缘层延伸至局部缺陷区域的侧壁实现第一电极不与第二导电型半导体层和发光层接触。
12.在一些实施例中，所述的第二电极包括第二焊盘和第二扩展条，第二焊盘和第二扩展条均位于第二导电型半导体层的表面上方。
13.在一些实施例中，所述第二导电型半导体层上还覆盖有电流扩展层。
14.在一些实施例中，所述局部缺陷区域为凹坑，所述凹坑位于外延结构层的中间区域。
15.在一些实施例中，所述的凹坑为条状或者点状。
16.在一些实施例中，所述局部缺陷区域为台面，所述台面位于外延结构层的边缘区域。
17.在一些实施例中，所述第一扩展条为u型或者直线型或者曲线型。
18.在一些实施例中，在局部缺陷区域的底部，所述第一扩展条与第一导电类型半导体层之间部分区域被绝缘隔离。
19.在一些实施例中，所述的发光二极管芯片为正装结构芯片或者倒装结构芯片。
20.本实用新型还提供了一种发光装置，其包括如上任一所述的发光二极管芯片。
21.在一些实施例中，所述的发光装置为显示装置。
22.本实用新型提供的发光二极管芯片与现有技术相比较具有以下优点：本实用新型提供的发光二极管芯片将现有技术中电流传导至与n型gan台面接触的电极传导层变更为与n型gan侧壁接触的电极传导层进行电流传导，其在不牺牲发光面积的前提下改变芯片电场强度分布，使得电场分布合理，避免出现局部强电场现象；同时使得芯片可用发光区域最大化，提升了芯片的发光面积，提高了芯片的性能。
附图说明
23.图1示出了现有技术中的发光二极管芯片的俯视图。
24.图2示出了图1中a
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a处的剖面图。
25.图3示出了本实施例的第一种发光二极管芯片的俯视图。
26.图4示出了图3中b
‑
b处的剖面图。
27.图5示出了本实施例的第二种发光二极管芯片的俯视图。
具体实施方式
28.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
29.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
30.如图3和图4所示的，本实施例提供了一种发光二极管芯片，包括衬底、由外延制程形成于衬底上的外延结构层和由芯片制程形成于外延结构层上的电极。
31.其中，衬底10可以为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底等。在本实施例中，衬底选用蓝宝石衬底，外延结构形成于蓝宝石衬底的c
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plane面上，定义蓝宝石衬底的c
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plane面为正面，相对的另一面为背面。
32.外延结构至少包括位于衬底正面上依次层叠的第一导电型半导体层、有源层以及
第二导电型半导体层。例如，本实施例中的第一导电型半导体层为n型gan层11，有源层为gan基多量子阱层12，第二导电型半导体层为p型gan层13。其中n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层为led芯片的外延结构的基本构成单元，在此基础上，外延结构还可以包括其他对led芯片的性能具有优化作用的功能结构层。外延结构可以通过物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)、化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)、外延生长(epitaxy growth technology)和原子束沉积(atomic layer deposition，ald)等方式形成在衬底上。
33.芯片制程则在上述的外延结构上形成第一电极和第二电极，本实施例中以第一为n电极14，第二电极为p电极15为例来进行说明。由于在外延结构上完成芯片制程的具体过程为本领域技术人员所熟知，本技术在此不做赘述。且在此基础上，芯片制程还可以在外延结构上形成对led芯片的性能具有优化作用的功能结构层，例如在p电极15和p型gan层13之间增加透明导电层16来提高电流横向扩展的能力，透明导电层16的材料可以是ito、gto、gzo、zno中的其一或者其中几种的组合。
34.本实施例提供的发光二极管芯片与现有技术的差别在于，本实施例的发光二极管芯片并非直接在n电极14对应区域上蚀刻出n
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gan台面，而是在外延结构层上形成出局部缺陷区域，局部缺陷区域是通过外延结构层的部分区域的第二导电型半导体层、有源层和部分厚度的第一导电类型半导体层被去除以使部分第一导电型半导体层被暴露，局部缺陷区域的底部为第一导电型半导体层，局部缺陷区域的侧壁为第一导电类型半导体层、有源层和第二导电型半导体层的侧壁。
35.第一电极包括形成于第二导电型半导体层表面上方的第一部分和延伸至局部缺陷区域的侧壁以及底部的第二部分，在本实施例中第一部分为第一焊盘142，第二部分为第一扩展条141，第一电极接触局部缺陷区域的侧壁的第一导电型半导体层以及底部的第一导电型半导体层；第二电极则与第二导电型半导体层电性连接。
36.参考图3，局部缺陷区域为凹坑或者台面，凹坑位于外延结构层的中间区域，台面则位于外延结构层的边缘区域，本实施例中虽然是以局部缺陷区域为位于外延结构层边缘区域的台面为例来进行说明，但局部缺陷区域可以是位于外延结构层中间区域的凹坑，当缺陷区域为凹坑时，凹坑的形状优选为条状或者点状；
37.而当局部缺陷区域是位于外延结构层边缘区域的台面时，由于其位于芯片的边缘区域上，基本上不会影响芯片的发光面积，这是一种较优的选择。
38.同样的，参考图3，所述的局部缺陷区域优选为长条状，而对应的第一扩展条可以为u型或者直线型或者曲线型。
39.此外优选的，第一扩展条与第一导电类型半导体层之间部分区域被绝缘隔离，以利于电流的扩展。
40.本实施例提供的发光二极管芯片的电流的主要流向如图3中箭头方向所示，其将现有技术中电流传导至与n型gan台面接触的电极传导层变更为与n型gan侧壁接触的电极传导层进行电流传导，其在基本不牺牲发光面积的前提下改变芯片电场强度分布，使得电场分布合理，避免出现局部强电场现象；同时使得芯片可用发光区域最大化，提升了芯片的发光面积，提高了芯片的性能。
41.参考图4，第一电极与第二导电型半导体层的表面之间有绝缘层17，并且所述绝缘
层延伸至局部缺陷区域的侧壁实现第一电极不与第二导电型半导体层和发光层接触，绝缘层17通常为氧化物，例如二氧化硅，本实施例中的绝缘层17将整个p型gan层13的表面以及整个p型gan层13、有源层的侧壁都包覆住，而为避免对有源层光线的遮挡，绝缘层17由透光的二氧化硅制成。
42.参考图5，第二电极包括第二焊盘152和第二扩展条151，第二焊盘152和第二扩展条151均位于第二导电型半导体层的表面上方，其中第二焊盘和第二扩展条都是形成于第二导电型半导体层表面上的金属层，且第二扩展条的一端部与第二焊盘相连接，另一端往远离第二焊盘的方向延伸，从而利于电流的扩展。
43.本实施例提供的发光二极管芯片虽然可以应用与现有正装结构、倒装结构和垂直结构的芯片上，但其应用在正装结构芯片时更具有优势，其相对于现有的正装结构芯片可以在最大限度上保留住发光面积。在后续芯片封装的时候，其可以通过打线的方式将焊盘与封装基板的电路实现电性连接。
44.作为一个替代性的实施例，所述的芯片为倒装的发光芯片，第一电极和第二电极还可以是电极焊盘，通过锡膏或者焊料将第一电极和第二电极倒置固定在封装基板上。
45.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。