发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种发光二极管芯片及其制作方法，其在发光外延叠层的出光面上设置电连接层，可由介电层间隔从而不相连，表面经CMP处理后在极平坦的面上镀上透明电流扩展层，从而降低透明电流扩展层的横向传导阻值并代替金属扩展条进行横向传导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体照明领域，具体的说是一种出光面无金属扩展电极的。
技术介绍
近几年，发光二极管(light emitting d1de,简称LED)得到了广泛的应用，在各种显示系统、照明系统、汽车尾灯等领域起着越来越重要的作用。图1显示了现有的一种AlGalnP系LED芯片结构，其采用键合技术将吸光的砷化镓基板转换成具有镜面系统的硅基板以达到增加亮度的方法。但是，电极需与外延半导体形成欧姆接触，并通过扩展条进行电流扩散，但电极拓展条有遮蔽出光减少光电效率之影响，后续有提出采用ΙΤ0传导取代金属扩展条之结构，但是能和ΙΤ0形成欧姆接触之半导体材料有限，导致结构设计面临诸多限制。图2显示了现有的另一种LED芯片种结构，其以内崁式金属搭配沟槽结构取代表面扩展条，电流从顶部电极7流向η型半导体层3，借由半导体材料之电子飘移横向传导，连通有源层1与Ρ型半导体层2，接着通过金属材料5与底部电极6导通完成回路，其中介电层4用于隔绝有源层1与金属材料5。但因电流选择最低阻值最短路径导通，导致电流横向拓展效果不理想，电流路径R1示意外圈电流横向传导最远范围，电流路径R2之导通效果已消失，实际尺寸发光面积不及整面发光区，因此光电原件之特性转换相较于传统结构更差。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种LED芯片及制作方法，其在发光外延叠层的出光面上设置电连接层，可由介电材料间隔从而不相连，表面经化学机械研磨抛光(CMP)处理后在极平坦的面上镀上透明电流扩展层，从而降低透明电流扩展层的横向传导阻值并代替金属扩展条进行横向传导。本专利技术解决问题的具体方案为:发光二极管芯片，包括:发光外延叠层，包含第一类型半导体、第二类型半导体及夹在两者之间的有源层，具有相对的两个表面，其中第二表面为出光面；第一电连接层，位于所述发光外延叠层的第一表面上，由第一几何图形阵列排列构成；第二电连接层，位于所述发光外延叠层的第二表面上，由第二几何图形阵列排列构成；透明电流扩展层，位于所述二电连接层的表面上；当接通外部电源时，电流流经所述透明电流扩展层之横面电阻值小于其流经所述第二电连接层的电阻值。进一步地，所述LED芯片还包括设于所述第二电连接层上的顶部电极，当向该顶部电极注入电流时，传导至所述透明电流扩展层时优先进行横向传导后注入第二电连接层。在上述LED芯片中，透明电流扩展层主要负责横向传导，与第二电连接层相接，不直接与外延层结构导通，克服大部分外延四元材料无法直接与透明电流扩展层欧姆接触导通的问题。优选地，所述第二电连接层表面的粗糙度均值Ra小于或等于lnm。优选地，所述第一几何图形阵列和所述第二几何图形阵列交错排列。优选地，所述第一几何图形阵列由第一介电材料间隔从而不相连，所述第二几何图形阵列由第二介电材料间隔从而不相连。优选地，所述第一、第二几何图形阵列的尺寸为5~10微米。优选地，所述第二几何图形阵列的面积小于或等于所述发光外延叠层的出光面积的 1/10。优选地，所述第一介电材料由单层或多层材料构成，具有反射有源层辐射之光源并且减少光学损耗。优选地，所述第二介电材料由单层或多层材料构成，具有抗反射作用，增加有源层辐射之光源穿透量并且减少光学损耗。优选地，所述第二电连接层为AuGe、AuGeNi或TiAu合金。优选地，所述发光外延叠层选用AlGalnP系材料。优选地，所述透明电流扩展层包含氧化铟锡、氧化锌等透明导电氧化物。本专利技术还提供了一种发光二极管芯片的制作方法，包括步骤:1)外延生长发光外延叠层，其包含第一类型半导体、第二类型半导体及夹在两者之间的有源层，具有相对的两个表面，其中第一表面为出光面；2)在所述发光外延叠层的第一表面上制作第一电连接层，其由第一几何图形阵列构成；3)在所述发光外延叠层的第二表面上制作第二电连接层，其由第二几何图形阵列构成；4)在所述第二电连接层上制作透明电流扩展层，当接通外部电源时，电流流经所述透明电流扩展层之横面电阻值小于其流经所述第一电连接层的电阻值。进一步地，还包括步骤6):在所述透明电流扩展层上制作电极，当向该第一电极注入电流时，传导至所述透明电流扩展层时优先进行横向传导后注入第一电连接层。优选地，所述步骤3)为:在所述发光外延叠层的第二表面上蒸镀第二电连接层；继续在所述表面上蒸镀第二介电材料层，蚀刻第二电连接层区域使其裸露出第二电连接层，采用CMP工艺对所述第二连接层的表面进行平坦化处理。优选地，经过CMP平坦化处理后的表面采用原子力显微镜扫测，其粗糙度均值Ra可降低至lnm以下，在极平坦的接口上蒸镀透明电流扩展层可有效增加导电率，实现进行横向传导导通的功效。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1为现有一种LED芯片的侧面剖视图。图2为现有的另一种LED芯片的侧面剖视图。图3为根据本专利技术实施的一种LED芯片的侧面剖视图。图4为图3所示LED芯片之第一电连接层和第二电连接层的分布示意图。图5为根据本专利技术实施的另一种LED芯片的侧面剖视图。图6为根据本专利技术实施的另一种LED芯芯片的侧面剖视图。图7~14为制作图5所示LED芯片过程中的部分侧面剖视图。【具体实施方式】下面各实施例公开了一种LED芯片，分别在发光外延叠层的两侧表面形成第一电连接层与第二电连接层，该第一、第二电连接层尺寸极小并以阵列排列布满整面，两阵列以正面俯视皆不重迭，呈现交错堆积之布局，出光面上无金属扩展电极连接。进一步地，发光外延叠层的发光面除第二电连接层外，采用介电材料光学膜布满其间，表面经过CMP工艺平坦化处理达到极低的粗糙度值，平坦化处理后制作透明电流扩展层，电流传导至该透明电流扩展层的横面电阻值小于其传导至发光外延叠层的阻值，因此通过透明电流扩展层传导，可以实现导通第二电连接层各个区域；发光外延叠层的下方采用具高反射率之介电层光学膜结构布满其间。因此，该LED芯片表面电极遮蔽率极小，电流导引流通范围增大从而增加芯片尺寸发光面积，达到提升组件光电转换效率之效果。请参看附图3，根据本专利技术实施的一种发光二极管芯片，从上到下依次包括:顶部电极10、透明电流扩展层11、第二电连接层12、第二类型半导体层14、有源层15、第一类型半导体层16、第一电连接层18、金属材料层19，导电基板20。具体的，第一半导体层16、有源层15和第二半导体层14构成发光外延叠层，其中第二类型半导体层14的一侧表面为出光面。在本实施例中，采用AlGalnP系材料，其中第一类型半导体层16为ρ型材料，第二类型半导体层14为η型材料。较佳的，发光外延叠层的出光面可以作粗化处理，如图5所示。第一电连接层18为与第一类型半导体层16形成欧姆接触的金属材料，具体可以为AuBe、AuZn、CrAu等合金；第二电连接层12为和第二类型半导体层14当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光二极管芯片，包括：发光外延叠层，包含第一类型半导体层、第二类型半导体层及夹在两者之间的有源层，具有相对的两个表面，其中第二表面为出光面；第一电连接层，位于所述发光外延叠层的第一表面上，由第一几何图形阵列排列构成；第二电连接层，位于所述发光外延叠层的第二表面上，由第二几何图形阵列排列构成；透明电流扩展层，位于所述第二电连接层的表面上；当接通外部电源时，电流流经所述透明电流扩展层之横面电阻值小于其流经所述第二电连接层的电阻值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恕帆，吴俊毅，吴超瑜，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12