一种LED芯片及其制作方法与流程

一种led芯片及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用也越来越广泛，人们越来越关注led在显示屏的发展前景。led芯片，作为led 灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的n型电极和p型电极。所述外延片包括p型半导体层、n 型半导体层以及位于所述n型半导体层和p型半导体层之间的有源层，当有电流通过led芯片时，p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得led芯片发光。
3.目前，在led芯片中，为了实现电流的均匀分布，通常通过在p型半导体层表面布满透明导电层，详见图1所示；然而，在实际应用时，外延层的边缘处总是容易发生电化学水解，详见图2所示；如此，使led芯片发生电极脱落或者短路，造成芯片失效。本技术人经反复试验后发现电化学水解反应通常发生在电流密度较强的边角区域(也即p电极及与其距离最短的棱角所形成的区域)，而导致上述现场的原因包括两方面：
4.1、该区域由于棱角的存在且其距离p电极最近，当加载逆压时，其单位面积所承载的电场相对于其他区域更大，因此容易造成电流拥堵；
5.2、绝缘层在发光台面棱角边缘的覆盖相对较弱，水汽易从台阶处渗入，当一棱角最靠近p电极时，水汽渗入的路径相对其他区域更短。
6.有鉴于此，为克服现有技术led芯片的上述缺陷，本发明人专门设计了一种led芯片及其制备方法，本案由此产生。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种led芯片及其制备方法，以提高led芯片的发光亮度。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.一种led芯片，包括：
10.衬底；
11.设置于所述衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及发光台面，其中，所述发光台面具有棱角；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
12.第一电极，其层叠于所述凹槽的部分表面且远离所述发光台面而设置；
13.第二电极，其层叠于所述发光台面的部分表面；其中，在所述发光台面中，所述第二电极及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；
14.透明导电层，其层叠于除所述强电流密度区以外的发光台面表面；
15.绝缘保护层，其覆盖所述外延叠层的裸露面。
16.需要说明的是，所谓强电流密度区的定义是由于该区域因棱角的存在且其距离所述第二电极最近，当加载逆压时，其单位面积所承载的电场相对于其他区域更大；如此得以命名。
17.优选地，所述强电流密度区的表面积为s，所述发光台面的水平铺设面积为a，则a/15≤s≤a/3。
18.优选地，沿同一方向，所述透明导电层的边缘与所述第二电极的中心的距离为4～13um，包括端点值。
19.优选地，所述第二电极通过开孔嵌入所述透明导电层并与所述第二型半导体层形成接触。
20.优选地，所述外延叠层具有至少一衬底裸露部；其中，所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底。
21.优选地，所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；且所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周。
22.优选地，所述衬底包括蓝宝石衬底或硅衬底或碳化硅衬底。
23.优选地，所述透明导电层包括niau合金、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锆、氧化镉中的一种或多种。
24.本发明还提供了一种led芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
25.步骤s01、提供一衬底；
26.步骤s02、层叠一外延叠层于所述衬底表面，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
27.步骤s03、将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层，形成凹槽及发光台面，其中，所述发光台面具有棱角；
28.步骤s04、在所述发光台面沉积透明导电层；
29.步骤s05、刻蚀所述透明导电层，使其具有开孔，且所述开孔及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；并去除所述强电流密度区所对应的透明导电层；
30.步骤s06、制作第一电极和一第二电极，所述第一电极层叠于所述凹槽的部分表面，所述第二电极层叠于所述开孔，且第一电极和所述第二电极相互远离设置；
31.步骤s07、生长一绝缘保护层，所述绝缘保护层覆盖所述外延叠层，且裸露所述第一电极和第二电极的表面。
32.优选地，所述强电流密度区的表面积为s，所述发光台面的水平铺设面积为a，则a/15≤s≤a/3。
33.优选地，沿同一方向，所述透明导电层的边缘与所述第二电极的中心的距离为4～13um，包括端点值。
34.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，所述第二电极层叠于所述发光台面的部分表面，且在所述发光台面中，所述第二电极及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；通过在除所述强电流密度区以外的发光台面表面构建透明导电层。从而，有效降低强电流密度区的电场，抑制该区域外延叠层的电化学水解，在长期应用中，大大降低逆电极脱落以及芯片短路，提高芯片在逆偏压状态下的稳定性，增强其可靠性。
35.再者，所述强电流密度区的表面积为s，所述发光台面的水平铺设面积为a，通过a/15≤s≤a/3的设置；进一步地，所述透明导电层的边缘与所述第二电极的中心的水平和/或垂直距离为4～13um，包括端点值。在保证外延叠层水平表面电流扩展面积的同时，有效降低强电流密度区的电场，抑制该区域外延叠层的电化学水解。
36.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片的制备方法，在实现上述led芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
38.图1为现有技术中的led芯片的结构示意图；
39.图2为图1所示led芯片的表面发生电化学水解现象的示意图；
40.图3为本发明实施例所提供的led芯片的结构示意图；
41.图4.1至图4.8为本发明实施例所提供的led芯片的制备方法步骤所对应的结构示意图；
42.图中符号说明：1、衬底，2、第一型半导体层，3、有源区，4、第二型半导体层，5、透明导电层，51、开孔，6、第二电极，7、第一电极，8、绝缘保护层，l、外延叠层，l1、凹槽，l2、发光台面，d1：沿水平方向，所述透明导电层的边缘与所述第二电极的中心的距离，d2：沿垂直方向，所述透明导电层的边缘与所述第二电极的中心的距离。
具体实施方式
43.为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.如图3所示，一种led芯片，包括：
45.衬底1；
46.设置于衬底1表面的外延叠层l，外延叠层l包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4，且外延叠层l的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2形成凹槽l1及发光台面l2，其中，发光台面l2具有棱角；第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向外延叠层l；
47.第一电极7，其层叠于凹槽l1的部分表面且远离发光台面l2而设置；
48.第二电极6，其层叠于发光台面l2的部分表面；其中，在发光台面l2 中，第二电极6及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；
49.透明导电层5，其层叠于除强电流密度区以外的发光台面l2表面；
50.绝缘保护层8，其覆盖外延叠层l的裸露面。
51.值得一提的是，衬底1的类型在本实施例的led芯片不受限制，例如，衬底1可以是但不限于蓝宝石衬底1、硅衬底1等。另外，外延叠层l的第一型半导体层2、有源区3以及第二
型半导体层4的类型在本实施例的led 芯片也可以不受限制，例如，第一型半导体层2可以是但不限于氮化镓层，相应地，第二型半导体层4可以是但不限于氮化镓层；
52.绝缘保护层8的材料可以是但不限于sio2(二氧化硅)。
53.本发明实施例中，强电流密度区的表面积为s，发光台面l2的水平铺设面积为a，则a/15≤s≤a/3。
54.本发明实施例中，沿同一方向，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的距离为4～13um，包括端点值。
55.具体地，沿水平方向，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的距离 d1为4～13um，包括端点值。
56.和/或，沿垂直方向，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的距离 d2为4～13um，包括端点值。
57.本发明实施例中，第二电极6通过开孔51嵌入透明导电层5并与第二型半导体层4形成接触。
58.本发明实施例中，外延叠层l具有至少一衬底1裸露部；其中，绝缘保护层8以被保持在衬底1裸露部的方式层叠于衬底1。
59.本发明实施例中，衬底1裸露部环绕外延叠层l的四周；且绝缘保护层 8以被保持在衬底1裸露部的方式层叠于衬底1，并环绕外延叠层l的四周。
60.本发明实施例中，衬底1包括蓝宝石衬底1或硅衬底1或碳化硅衬底1。
61.本发明实施例中，透明导电层5包括niau合金、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锆、氧化镉中的一种或多种。
62.本发明实施例还提供了一种led芯片的制备方法，制备方法包括如下步骤：
63.步骤s01、如图4.1所示，提供一衬底1；
64.步骤s02、如图4.2所示，层叠一外延叠层l于衬底1表面，外延叠层l 包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4，第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向外延叠层l；
65.步骤s03、如图4.3所示，将外延叠层l的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2，形成凹槽l1及发光台面l2，其中，发光台面l2具有棱角；
66.步骤s04、如图4.4所示，在发光台面l2沉积透明导电层5；
67.步骤s05、如图4.5及图4.6所示，刻蚀透明导电层5，使其具有开孔51，且开孔51及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；并去除强电流密度区所对应的透明导电层5；
68.其中，图4.6为完成步骤s05后所对应的俯视图；参考图4.6，沿水平方向，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的距离d1；沿垂直方向，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的距离d2；
69.步骤s06、如图4.7所示，制作第一电极7和一第二电极6，第一电极7 层叠于凹槽l1的部分表面，第二电极6层叠于开孔51，且第一电极7和第二电极6相互远离设置；
70.步骤s07、如图4.8所示，生长一绝缘保护层8，绝缘保护层8覆盖外延叠层l，且裸露第一电极7和第二电极6的表面。
71.本发明实施例中，强电流密度区的表面积为s，发光台面l2的水平铺设面积为a，则
a/15≤s≤a/3。
72.本发明实施例中，透明导电层5的边缘与第二电极6的中心的水平距离和/或垂直距离为4～13um，包括端点值。
73.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，第二电极6层叠于发光台面l2的部分表面，且在发光台面l2中，第二电极6及与其距离最短的棱角所形成的区域为强电流密度区；通过在除强电流密度区以外的发光台面l2表面构建透明导电层5。从而，有效降低强电流密度区的电场，抑制该区域外延叠层l的电化学水解，在长期应用中，大大降低逆电极脱落以及芯片短路，提高芯片在逆偏压状态下的稳定性，增强其可靠性。
74.再者，强电流密度区的表面积为s，发光台面l2的水平铺设面积为a，通过a/15≤s≤a/3的设置；进一步地，透明导电层5的边缘与第二电极6 的中心的水平和/或垂直距离为4～13um，包括端点值。在保证外延叠层l水平表面电流扩展面积的同时，有效降低强电流密度区的电场，抑制该区域外延叠层l的电化学水解。
75.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片的制备方法，在实现上述led芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
76.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
77.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。