一种正装结构的LED芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正装结构的LED芯片，所述衬底上表面设置有外延层，所述外延层包括由下至上依次设置的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层，所述P型GaN上设置有ITO导电层，在ITO导电层上设置有导电金属作为P电极；所述外延层通过刻蚀P型GaN层到达N型GaN层形成低台阶，所述低台阶上保留有一凸起的GaN小岛，GaN小岛上设置有N电极。本实用新型专利技术通过保留低台阶上的一个凸起的GaN小岛，在不增加电极耗料的情况下，避免了N电极打线接触高台阶PN结导致漏电的问题；同时小岛高度跟台阶一样高，再在此基础上做电极，使得P电极和N电极可以采用同一技术制备，提高了焊线效率和良率，芯片可靠性大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】
一种正装结构的LED芯片
本专利技术涉及一种LED芯片制作
，特别涉及一种正装结构的LED芯片。
技术介绍
LED芯片主要分为三种结构：倒装结构、正装结构和垂直结构，如图1所示，该LED芯片的P电极和N电极位于衬底的同一侧平面上，属于正装结构。正装结构LED芯片一般以蓝宝石作为衬底，并依次在衬底上生长缓冲层、N型层、多量子阱和P型层，由于N型层被多量子阱和P型层覆盖，所以需要去除覆盖在N型层上的多量子阱和P型层，分别在露出的P型层和N型层上生长出相应的P电极和N电极，这样就形成了一个在高台阶的P型层，在低台阶的N型层。再分别给两个台阶生长出P电极和N电极，通电正向导通使LED发光。数码管用的芯片总体各项良率要求高，绝不允许有死灯现象，在其焊线的过程中，如果N电极焊点过大，容易接触到芯片的台阶，即PN结(量子阱)，从而容易漏电；亦或打偏打到台阶，也会漏电死灯。如何有效的解决此问题，一直是芯片生产的重点。一直以来，电极的高度基本在1um左右厚，而台阶高度一般为1.4um左右，N电极高度低于台阶，打线时精度不够的情况下，焊点极易接触到台阶上的PN结，随后漏电死灯。为解决这一问题，通常会把电极做的比台阶高，但是电极的成分是Au，成本增加很多，得不偿失。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种可以节约成本并且可以避免正装结构LED芯片N电极上的焊点接触到台阶PN节发生短路的正装结构的LED芯片及其制作方法。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一种正装结构的LED芯片，包括衬底，所述衬底上表面设置有外延层，所述外延层包括由下至上依次设置的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层，所述P型GaN上设置有ITO导电层，在ITO导电层上设置有导电金属作为P电极；所述外延层通过刻蚀P型GaN层到达N型GaN层形成低台阶，所述低台阶上保留有一凸起的GaN小岛，GaN小岛上设置有N电极。进一步，所述GaN小岛上端窄下端宽，侧面为一斜面。进一步，所述斜面的坡度范围为72°±5°。进一步，所述N电极完全覆盖GaN小岛。进一步，所述GaN小岛的高度与P型GaN层的上表面高度相同。进一步，所述N电极的上表面与P电极的上表面持平。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的一种正装结构的LED芯片及其实现方法，通过保留低台阶上的P型GaN层和多量子阱层，获得一个凸起的GaN小岛，电极就会高出台阶许多，在不增加电极耗料的情况下，避免了N电极打线接触高台阶PN结导致漏电的问题；同时在N电极区域做一个GaN小岛，小岛高度跟台阶一样高，再在此基础上做电极，使得P电极和N电极可以采用同一技术制备，提高了焊线效率和良率，芯片可靠性大幅度提升。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术一种正装结构的LED芯片结构的俯视图；图2是本专利技术一种正装结构的LED芯片结构的侧面示意图；图中，1-N型GaN层、2-多量子阱层、3-P型GaN层、4-ITO导电层、5-P电极、6-N电极、7-GaN小岛、8-缓冲层、9衬底。具体实施方式参照图2，本专利技术的一种正装结构的LED芯片，一种正装结构的LED芯片，在衬底表面依次附着缓冲层8、N型GaN层1、多量子阱层2、P型GaN层3和ITO导电层4，所述外延层通过刻蚀P型GaN层3到达N型GaN层1形成低台阶，相对应未被刻蚀的一侧为高台阶，在高台阶的ITO导电层4上设置有导电金属作为P电极5，位于低台阶上的N型GaN层1保留一凸起的GaN小岛7，该GaN小岛7从上至下包括P型GaN层3、多量子阱层2和N型GaN层1的一部分，芯片的N电极6生长在凸起的GaN小岛7上。本专利技术有别于现有正装结构的LED芯片之处在于：在进行ICP刻蚀的时候，在低台阶的N型GaN上3，保留了一个凸起的GaN小岛7，并在GaN小岛7上蒸镀N电极6。通过抬高N电极6的位置，避免了在N电极6上打线时会接触到高台阶多量子阱2的问题，提高了LED芯片的稳定性，同时通过GaN小岛7的方式来抬高位置，从而无需通过直接加高昂贵的N电极6(金)来实现，节省了LED生产成本，有利于清洁节能的LED照明设备向市场的推广。进一步，所述GaN小岛7上端窄下端宽，侧面为一斜面。存在斜面的原因是刻蚀效果在垂直面上具有一定的差异。同时GaN小岛7的坡度也是一个必要的存在，如果GaN小岛7是完全垂直的，那么就会影响LED芯片的发光效率。进一步，所述GaN小岛7的高度与P型GaN层3的上表面高度相同。由于GaN小岛7和高台阶在垂直上的结构只相差了一层ITO导电层4，所以二者高度可以近似看成相同。由于GaN小岛7的高度与台阶的高度相同，所以就能保证N电极6上焊线时不会再接触到高台阶的PN结，避免了LED芯片漏电故障。进一步，所述N电极的上表面与P电极的上表面持平。由于N电极6高度与P电极5高度相同，因此在给N电极6与P电极5焊线的时候，相较于之前一高一低的结构更方便操作，同时且焊线效率更高，而且可以采用同一手段焊线，保证了二者焊线的一致性和稳定性。作为上述实施例的优化，所述GaN小岛7坡度范围为72°±5°。根据专利技术人对本专利技术的长时间生产制作和研究发现，GaN小岛7坡度范围为72°±5°是具有最好的效果。如果坡度太小了就会导致蒸镀N电极6的时候，N电极6可能会附着到PN结上，也会影响LED芯片的发光效率。进一步，所述N电极完全覆盖GaN小岛7。由于GaN小岛7的垂直结构从上到下依次是P型GaN层3、多量子阱层2，最低层才是N型GaN层1，所以为了保证LED芯片能够正常工作，要求LED芯片的N电极6完全覆盖在GaN小岛7表面生长。同时增加了N电极6与GaN小岛7的接触面积，使得N电极6的稳定性更好。对于上述实施例，以下是本专利技术的一种正装结构的LED芯片的制作方法。LED芯片的制作的第一步需要通过磊晶获得外延层，本实施例中以蓝宝石作为衬底9，蓝宝石衬底9有许多的优点：首先，蓝宝石衬底9的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。然后使GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底9上。外延工艺主要使用化学气相淀积(CVD)实现，本实施例采用的是目前最成熟的金属氧化物化学气相淀积法(MOCVD)来实现外延工艺。采用MOCVD设备首先在蓝宝石衬底9上生长一层薄薄的缓冲层(GaN和AlN),用于使蓝宝石衬底9表面光滑平整；然后在缓冲层上生长一层4um厚的N型GaN层1作为有源层提供辐射复合电子；紧接着又在N型GaN3上生长一层多量子阱层2，其成分是铟镓化合物和GaN，通过调节铟的组分达到调节波长的作用，提高发光效率；最后在多量子阱层2上生长P型GaN层3作为有源区提供辐射复合空穴。至此，外延工艺完成，获得了一个LED芯片的外延层。LED芯片的制作的第二步需要绘制版图并制作掩膜版，掩膜版用于在第一次光刻(MESA)中提供本专利技术结构的初步轮廓。如图2所示，从LED芯片的制作的第三步开始就是实现本专利技术的关键步骤，也是本专利技术的一个创新点和改进点。首先需要将第一步获取的外延层表面进行清洗，除去多余的杂质；然后蒸镀一层ITO导电层4，即氧化铟锡，ITO作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正装结构的LED芯片，其特征在于：包括衬底，所述衬底上表面设置有外延层，所述外延层包括由下至上依次设置的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层，所述P型GaN上设置有ITO导电层，在ITO导电层上设置有导电金属作为P电极；所述外延层通过刻蚀P型GaN层到达N型GaN层形成低台阶，所述低台阶上保留有一凸起的GaN小岛，GaN小岛上设置有N电极。

【技术特征摘要】
1.一种正装结构的LED芯片，其特征在于：包括衬底，所述衬底上表面设置有外延层，所述外延层包括由下至上依次设置的缓冲层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层，所述P型GaN上设置有ITO导电层，在ITO导电层上设置有导电金属作为P电极；所述外延层通过刻蚀P型GaN层到达N型GaN层形成低台阶，所述低台阶上保留有一凸起的GaN小岛，GaN小岛上设置有N电极。2.根据权利要求1所述的一种正装结构的LED芯片，其特征在于：所述GaN小岛上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明辉，吴质朴，何畏，陈强，
申请(专利权)人：江门市奥伦德光电有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44