一种半导体芯片制造技术

本实用新型专利技术属于半导体技术领域，尤其涉及一种半导体芯片，其至少包括：基板；在所述基板上设置的N型半导体层；在所述N型半导体层上设置的发光层；在所述发光层上设置P型半导体层，形成外延层；蚀刻局部外延层至N型层或包括部分N型层形成N型平台；分别在N型平台和P型半导体层上设置N电极和P电极；其中，所述N电极与外延层之间的N型平台上设置一绝缘限制层，所述绝缘限制层一端向上延伸至与P型层齐平，另一端向下嵌入N型层内。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体芯片
本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种半导体芯片。
技术介绍
随着LED技术的逐渐成熟和细分市场模块出现，Micro-LED应用市场成为LED应用的下一代趋势日渐明显，成为不可逆转的趋势。目前Micro-LED的应用主要受到以下几点较难克服的障碍：ChipSize的逐渐缩小下良率以及成本的控制，ChipSize缩小带来的小尺寸Chip光效以及光衰和寿命的急剧下降。Micro-LED的应用，必然追求芯粒尺寸的逐步缩小，如下图1所示，因芯粒尺寸过小，基本均采取无扩展条形式，因而造成单颗Chip上局部电流密度过大，导致局部过热和金属的急剧迁移现象，从而导致LED光衰和寿命的急剧下滑，甚至会导致LED死灯现象的出现，给Micro-LED器件带来致命缺陷。目前各生产商采取各种方式改善Micro-LED器件小Chip的局部过热和金属迁移导致的短路和死灯现象，但均不能从根本上解决因小芯粒在应用端因电流密度过大导致的局部过热现象；以及外加电场频繁变化和环境水汽等导致的电极下金属迁移现象。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术首先提出一种半导体芯片，其至少包括一种半导体芯片，其至少包括：基板；在所述基板上设置的N型半导体层；在所述N型半导体层上设置的发光层；在所述发光层上设置P型半导体层，形成外延层；蚀刻局部外延层至N型层表面或N型层内部形成N型平台；分别在N型平台和P型半导体层上设置N电极和P电极；其中，所述N电极与外延层之间的N型平台上设置一绝缘限制层，所述绝缘限制层一端向上延伸至与P型层上表面齐平或高于P型层上表面，另一端向下嵌入N型层内，当注入电流时，发光层发出一定波长的光。优选的，所述绝缘限制层的宽度大于零，小于所述N电极的宽度。优选的，所述基板与N型半导体层之间包括一缓冲层。优选的，所述绝缘限制层向下嵌入的深度大于或等于N型层厚度。优选的，所述绝缘限制层向下嵌入的深度小于N型层厚度。优选的，所述绝缘限制层为二氧化硅材料层或氮化硅材料层。优选的，所述绝缘限制层的厚度小于或等于N型电极与外延层之间的垂直距离。优选的，所述P型半导体层上还设置有透明导电层，所述绝缘限制层与透明导电层的上表面齐平或高于透明导电层的上表面。本专利提出了一种半导体芯片，其主要具有以下有益效果：1.绝缘限制层的设置有效解决小尺寸芯片因局部电流密度过大，导致芯片局部过热造成的金属迁移现象，从而大大提升半导体器件的光效衰减现象和寿命；2.在引入绝缘限制层设计的同时，不破坏芯片原有结构，尤其是PMesa区域图形，从而对发光面积无影响，且制造成本也无明显升高；3.绝缘限制层的存在，同时可以明显改善电场在芯片上的分布，从而有效提升光效，使单颗芯粒的亮度明显提升。附图说明图1为现有技术中芯片结构及其在工作时的电流路径的示意图；图2为现有技术中芯片在工作时电流流过外延结构的路径示意图；图3为本技术之外延层结构示意图1；图4为本技术中芯片结构及其在工作时的电流路径的示意图；图5为本技术之外延层结构示意图2；图6为本技术之外延层结构示意图3；图7为本技术之外延层结构示意图4。附图标注：100：P型半导体层；100’：P电极；200：N型半导体层；200’：N电极；200’’：N型平台；300：电流路径；400：绝缘限制层；500：发光层；600：缓冲层；700：基板。具体实施方式在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例1参看附图3和4，本实施例提出的一种半导体芯片，至少包括基板700；在所述基板700上设置的N型半导体层200；在所述N型半导体层200上设置的发光层500；在所述发光层500上设置P型半导体层100，形成外延层；蚀刻局部外延层至N型层200形成N型平台200’’；分别在N型平台200’’和P型半导体层100上设置N电极200’和P电极100’。随后，在所述N电极200’与外延层之间的N型平台200’’上设置一绝缘限制层400，其一端向上延伸至与P型层100上表面齐平或高于P型层100上表面，另一端向下嵌入N型层200内，绝缘限制层的厚度小于或等于N型电极与外延层之间的垂直距离，绝缘限制层向下嵌入的深度小于N型层厚度，所述绝缘限制层400的宽度大于零，小于N型电极200’的宽度，从而解决现有技术中存在的技术问题，具体为：参看附图1，由于电极设计的关系，小尺寸芯片的电流基本集中在N电极200’和P电极100’之间最短连线附近区域，很难有效扩展至Mesa的其他区域，这就导致小尺寸芯片出光不均匀。而更为严重的是，由于电流的过于集中，使得此区域产生较为严重的过热现象。当LED器件持续工作时，会逐步出现电极下金属的逐步融化和“迁移”。经过对芯片异常品分析，发现金属的迁移会同时存在芯片表层以及半导体磊晶层的内部，但极大部分属于芯片表层迁移。此时，迁移金属积累一定量后，会在芯片表层的N/P电极之间逐步形成电流的“通路”，使得器件的光效衰减加剧，最后出现短路的“死灯”现象。而本技术在所述N电极200’与外延层之间的N型平台200’’上设置一绝缘限制层400，所述绝缘限制层400一端向上延伸至与P型层100上表面齐平或者高于P型层100上表面，由于其绝缘的特性从而可以阻挡N电极和P电极之间因金属的逐步融化而产生的金属迁移。此外，参看附图2，研究表明，器件内电流总是从最短路径实现导通，而目前半导体结构中，电流从P电极流经P型层、发光层和N型层至N电极，其大部分电流集中于N电极和P电极之间的最短距离，不仅造成芯片结构局部过热，且造成发光不均匀。参看附图4，而本技术中由于绝缘限制层400与N型平台200’’表面接触的一端向下延伸嵌入N型层内，隔断了N电极和P电极之间的最短距离，进而切断芯片通入电流后在半导体层内流经的最短路径。使得电流从P电极接通后，通过电流扩展层均匀分散于P型半导体层，并均匀流经发光层和N型半导体层，实现器件的均匀发光，同时避免局部电流密度过大导致的局部过热现象。实施例2参看附图5，本实施例与实施例1的区别在于：为了更好的减小基板与外延层之间的晶格差异，减小应力导致的半导体器件质量恶化，本实施例在基板与N型半导体层之间增加缓冲层600，而绝缘限制层400向下嵌入的深度等于或大于N型层200的厚度，到达N型半导体层与缓冲层的接触面或者缓冲层内或者缓冲层与基板的接触面。完全阻断电流流经的最短路径。实施例3参看附图6和7，本实施例与实施例1的区别在于：为进一步增强电流扩展能力，本技术在P型半导体层上设置有透明导电层（图中未示出），所述绝缘限制层400与透明导电层的上表面齐平。而绝缘限制层400向下嵌入的深度小于N型半导体层200的厚度，仅需阻断邻近N型半导体层表面的电流过于集中流过的路径，即可解决本技术需要解决的技术问题。应当理解的是，上述具体实施方案为本专利技术的优选实施例，本专利技术的范围不限于该实施例，凡依本专利技术所做的任何变更，皆属本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体芯片，其至少包括：基板；在所述基板上设置的N型半导体层；在所述N型半导体层上设置的发光层；在所述发光层上设置P型半导体层，形成外延层；蚀刻局部外延层至N型层表面或N型层内部形成N型平台；分别在N型平台和P型半导体层上设置N电极和P电极；其特征在于：所述N电极与外延层之间的N型平台上设置一绝缘限制层，所述绝缘限制层一端向上延伸至与P型层上表面齐平或高于P型层上表面，另一端向下嵌入N型层内，当注入电流时，发光层发出一定波长的光。

【技术特征摘要】
1.一种半导体芯片，其至少包括：基板；在所述基板上设置的N型半导体层；在所述N型半导体层上设置的发光层；在所述发光层上设置P型半导体层，形成外延层；蚀刻局部外延层至N型层表面或N型层内部形成N型平台；分别在N型平台和P型半导体层上设置N电极和P电极；其特征在于：所述N电极与外延层之间的N型平台上设置一绝缘限制层，所述绝缘限制层一端向上延伸至与P型层上表面齐平或高于P型层上表面，另一端向下嵌入N型层内，当注入电流时，发光层发出一定波长的光。2.根据权利要求1所述的一种半导体芯片，其特征在于：所述绝缘限制层的宽度大于零，小于所述N电极的宽度。3.根据权利要求1所述的一种半导体芯片，其特征在于：所述绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：寻飞林，江汉，宋长伟，林忠宝，吴洪浩，徐志军，李政鸿，林兓兓，蔡吉明，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34