具有DBR型電流阻擋層的LED芯片及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，所述制作方法是首先提供一藍寶石襯底，并在藍寶石襯底的上表面形成發光外延層，然后在該發光外延層的P-pad區蝕刻出具有波浪形側壁及平整底面的凹槽，接著在該凹槽的表面形成介質型DBR以作為電流阻擋層，且使所述電流阻擋層形成為具有波浪形側壁及平整底面的凹陷結構；然后在發光外延層及凹陷結構上形成透明導電層，并蝕刻所述透明導電層以使外露出該凹陷結構與N區；最后在凹陷結構上制作出P-pad，在N區上制作出N-pad，以此制作出的LED芯片可以解決現有技術中電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易脫落、以及LED芯片的P電極吸光、電流利用率低等問題。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種LED芯片及其制作方法，特別是涉及一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片及其制作方法。
技術介紹
LED芯片的設計及制造中，在LED芯片中的P_pad正下面直接加入電流阻擋層(CBL, current blocking layer)可以將原本由P_pad流入P-GaN層的電流截斷,使電流全部先流入透明導電層(TCL, Transparent contact layer),然后再通過透明導電層流入該透明導電層正下方的P-GaN層；當不加電流阻擋層時，電流一部分先由P-pad流入透明導電 層再流入透明導電層正下方的P-GaN層，一部分直接流入P-pad正下方的P-GaN層和量子阱發光，P-pad正下方的量子阱發出的光基本上會被P電極擋住，這部分光會被反射或者被吸收，而被反射的部分在芯片內部經過多次反射后也有相當大的一部分會被吸收，最后能射出芯片的少之又少，不加電流阻擋層導致有效發光區的電流密度減少，從而降低了芯片的亮度，而加入電流阻擋層后，直接流入P-pad正下方的P-GaN層的電流被截斷，電流全部直接通過透明導電層擴散至有效發光區，從而提高了有效發光區的電流密度，提高了電流的利用率，進而提聞了芯片的売度。目前，在LED芯片中添加電流阻擋層的實現方式主要有兩種一種直接在P電極和P-GaN層之間加入高絕緣性的材料將原本由P_pad流入P-GaN層的電流截斷，在藍光LED芯片中常用SiO2作為電流阻擋層的材料，此時在電流阻擋層上直接蒸鍍Cr/Au電極或者蒸鍍高反光電極,導致如下問題一、直接蒸鍍Cr/Au電極因為Cr對藍光的反射率很低，致使芯片內部反射至P-pad下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片內部經過多次反射之后，相當大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，從而降低了出光效率；二、目前比較常用的高反光電極一般是Al或者Ag或者相關合金，使用高反光電極時，電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易于脫落。因此，一般只在P電極和P-GaN層之間的一部分區域加入電流阻擋層，另外不加入電流阻擋層的區域使高反光電極與GaN直接接觸來增強粘附性，這樣部分區域型的電流阻擋層相較全部區域的電流阻擋層提升芯片亮度的效果就很不明顯了，且高反光電極與芯片之間的粘附性仍然很差，致使無法量產。另外一種在LED芯片中添加電流阻擋層的實現方式是先將P-pad下面的量子阱蝕刻掉使Ρ-pad下方不能發光，將高絕緣性的材料作為電流阻擋層鋪在蝕刻出來的側壁和底部起到絕緣作用，然后在電流阻擋層上鍍上P電極，通過P-pad邊緣下壓透明導電層的辦法使電流全部先流入透明導電層，然后再通過透明導電層流入透明導電層正下方的P-GaN層。在藍光LED芯片中常用SiO2作為電流阻擋層的材料，此時在電流阻擋層上直接蒸鍍Cr/Au電極或者蒸鍍高反光電極，仍會導致如下問題一、直接蒸鍍Cr/Au電極因為Cr對藍光的反射率很低，致使芯片內部反射至P電極下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片內部經過多次反射之后，相當大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，從而降低了出光效率；二、當使用高反光電極時，為了使高反光電極與蝕刻出來的側壁和底部之間絕緣，電流阻擋層必須鋪滿整個蝕刻出來的側壁和底部，但是電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易于脫落，致使無法量產。因此，如何提出一種LED芯片及其制作方法，以消除上述粘附性差、P電極吸光、電流利用率低的問題，實已成為本領域從業者欲以解決的問題。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種，以解決現有技術中電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易脫落、以及LED芯片的P電極吸光、電流利用率低等問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，其中，所述具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于， 所述制作方法至少包括以下步驟1)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層；2)于所述發光外延層上分別定義出P-pad區及N區，交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體將所述P-pad區蝕刻成具有波浪形側壁及平整底面的凹槽；3)于所述凹槽的表面蒸鍍出一介質型DBR，使其形成順應該凹槽形狀的電流阻擋層，以使所述電流阻擋層形成為具有平整底面及波浪紋側壁的凹陷結構；4)于所述發光外延層及凹陷結構上形成透明導電層，并蝕刻所述透明導電層，以使所述凹陷結構及N區外露于所述透明導電層；以及5)于所述凹陷結構上制作出P-pad,以及于所述N區上制作出N-pad。本專利技術制作方法的步驟3)中，所述介質型DBR為至少兩種透明絕緣性薄膜交替層疊的組合結構，具體地，所述透明絕緣性薄膜為TiO2材料以及SiO2材料,所述交替層疊的組合結構的頂層和底層均為TiO2材料。本專利技術制作方法的步驟5)中，所述P-pad的底部接置于所述凹陷結構的平整底面上并與所述波浪形側壁相咬合。本專利技術還提供一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片至少包括藍寶石襯底；發光外延層，形成于所述藍寶石襯底的上表面，具有P-pad區及N區，且所述P-pad區具有凹槽，且所述凹槽具有平整底面及波浪紋側壁，所述N區設置有N-pad ；電流阻擋層，形成于所述凹槽的表面上，為一層順應所述凹槽形狀的凹陷結構，且所述凹陷結構具有平整底面及波浪紋側壁，所述電流阻擋層為介質型DBR，所述凹陷結構上設置有Ρ-pad ；以及透明導電層，形成于所述發光外延層及電流阻擋層上，并外露出所述P-pad 及 N 區。在本專利技術的LED芯片中，所述介質型DBR為至少兩種透明絕緣性薄膜交替層疊的組合結構，具體地，所述透明絕緣性薄膜為TiO2材料以及SiO2材料，所述交替層疊的組合結構的頂層和底層均為TiO2材料。所述p-pad的底部接置于所述凹陷結構的平整底面上并與所述波浪形側壁相咬合。如上所述，本專利技術的LED芯片及其制作方法，具有以下有益技術效果一、介質型DBR通常具備非常良好的粘附性，介質型DBR與藍光波段高反射率金屬或者合金之間粘附力很強，保證了蒸鍍的電極不會脫落，克服了用SiO2作為電流阻擋層會導致高反光電極易于脫落的缺點。且介質型DBR能鋪滿整個P電極與發光外延層之間的區域，避免了使用高反光電極時，為了增加粘附性只能在部分區域鋪設SiO2的缺點。二、介質型DBR的絕緣性良好，完全能作為用以截斷P電極與發光外延層之間電流的電流阻擋層的作用，提高電流利用率。三、TiO2和SiO2交替疊合一層或者更多層組成的介質型DBR對藍光具有極高反射率(> 99% )的特性，有效地減少了 Cr/Au電極對藍光的吸收，從而提高了芯片的出光效率。 四、波浪形的側壁能將射向側壁被介質型DBR反射的光向四面八方各個方向進行反射，克服了平滑的側壁配合介質型DBR時形成直向型反射鏡使絕大部分的反射光因為沿著量子阱所處平面的方向反射而大量被吸收的缺點。五、波浪形的側壁使鋪設在側壁的介質型DBR也呈現波浪形，而波浪形的介質型DBR因為較高的粗糙度較平面型的介質型DBR對高反射率金屬具有更高的粘附性，從而在一定程度上克服了高反光電極粘附性弱的缺點。附圖說明圖I至圖5顯示為本專利技術的制作方法中依據各步驟呈現的LED芯片截面本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟：1)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層；2)于所述發光外延層上分別定義出P？pad區及N區，交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體將所述P？pad區蝕刻成具有波浪形側壁及平整底面的凹槽；3)于所述凹槽的表面蒸鍍出一介質型DBR，使其形成順應該凹槽形狀的電流阻擋層，以使所述電流阻擋層形成為具有平整底面及波浪紋側壁的凹陷結構；4)于所述發光外延層及凹陷結構上形成透明導電層，并蝕刻所述透明導電層，以使所述凹陷結構及N區外露于所述透明導電層；以及5)于所述凹陷結構上制作出P？pad，以及于所述N區上制作出N？pad。

【技術特征摘要】
1.一種具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟 1)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成發光外延層； 2)于所述發光外延層上分別定義出P-pad區及N區，交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體將所述P-pad區蝕刻成具有波浪形側壁及平整底面的凹槽； 3)于所述凹槽的表面蒸鍍出一介質型DBR，使其形成順應該凹槽形狀的電流阻擋層，以使所述電流阻擋層形成為具有平整底面及波浪紋側壁的凹陷結構； 4)于所述發光外延層及凹陷結構上形成透明導電層，并蝕刻所述透明導電層，以使所述凹陷結構及N區外露于所述透明導電層；以及 5)于所述凹陷結構上制作出P-pad，以及于所述N區上制作出N-pad。2.根據權利要求I所述的具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于于所述步驟3)中，所述介質型DBR為至少兩種透明絕緣性薄膜交替層疊的組合結構。3.根據權利要求2所述的具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于所述透明絕緣性薄膜為TiO2材料以及SiO2材料。4.根據權利要求3所述的具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于所述交替層疊的組合結構的頂層和底層均為TiO2材料。5.根據權利要求I所述的具有DBR型電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林宇杰，
申請(專利權)人：上海博恩世通光電股份有限公司，
類型：發明
國別省市：