发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管芯片包括硅基板、键合层、金属反射层、透明导电层、填充层、电流阻挡层、窗口层、P型限制层、有源层、N型限制层和电极；所述硅基板、所述键合层、所述金属反射层、所述透明导电层、所述填充层、所述窗口层、所述P型限制层、所述有源层、所述N型限制层和所述电极依次层叠设置，所述填充层内设有多个从所述透明导电层延伸至所述窗口层的通孔，所述电流阻挡层设置在所述通孔内；所述电流阻挡层的材料为二氟化镁，所述填充层和所述透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种。本发明专利技术可以提高红光LED芯片的正面出光效率。

LED chip and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。芯片是LED的核心组件，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。对于红光LED芯片来说，外延片包括GaAs衬底以及依次生长在GaAs衬底上的N型限制层、有源层、P型限制层和窗口层。GaAs衬底吸光，为了避免有源层发出的光线被GaAs衬底吸收，可以先将硅基板键合到窗口层上作为P型电极，再在N型限制层上去除GaAs衬底，设置N型电极。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：有源层发出的光线会射向所有方向，只有部分光线从N型限制层射出，因此红光LED芯片的正面出光效率很低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法，可以有效提升发光二极管芯片的正面出光效率。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括硅基板、键合层、金属反射层、透明导电层、填充层、电流阻挡层、窗口层、P型限制层、有源层、N型限制层和电极；所述硅基板、所述键合层、所述金属反射层、所述透明导电层、所述填充层、所述窗口层、所述P型限制层、所述有源层、所述N型限制层和所述电极依次层叠设置，所述填充层内设有多个从所述透明导电层延伸至所述窗口层的通孔，所述电流阻挡层设置在所述通孔内；所述电流阻挡层的材料为二氟化镁，所述填充层和所述透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种。可选地，所述电流阻挡层和所述填充层的厚度为100nm～140nm，所述透明导电层的厚度为100nm～300nm。进一步地，所述通孔的孔径为6μm～10μm，相邻两个所述通孔的间距为10μm～20μm。可选地，所述金属反射层的材料为银。进一步地，所述发光二极管芯片还包括钛钨合金层，所述钛钨合金层设置在所述金属反射层和所述键合层之间。更进一步地，所述钛钨合金层中钛组分的含量为10％。可选地，所述发光二极管芯片还包括电流扩展层、过渡层和出光层，所述电流扩展层、所述过渡层和所述出光层依次层叠在所述N型限制层上，所述电极设置在所述出光层的部分区域上；所述电流扩展层、所述过渡层和所述出光层的材料采用N型掺杂的铝镓铟磷，所述电流扩展层中铝组分的含量小于所述过渡层中铝组分的含量，所述过渡层中铝组分的含量小于所述出光层中铝组分的含量。进一步地，所述电流扩展层中铝组分的含量为20％～40％，所述过渡层中铝组分的含量为35％～60％，所述出光层中铝组分的含量为55％～70％。进一步地，所述电极在所述出光层上的投影为圆形；所述发光二极管芯片还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层的材料为N型掺杂的砷化镓，所述欧姆接触层设置在所述电极和所述出光层之间；所述欧姆接触层在所述出光层上的投影为环形，所述环形的外径小于所述圆形的直径；或者，所述欧姆接触层在所述出光层上的投影为多个间隔分布的弧形，所述弧形的外径等于所述圆形的直径。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：在砷化镓衬底上依次生长腐蚀停层、N型限制层、有源层、P型限制层和窗口层；在所述窗口层上形成电流阻挡层和填充层，所述填充层内设有多个延伸至所述窗口层的通孔，所述电流阻挡层设置在所述通孔内；在所述电流阻挡层和所述填充层上依次铺设透明导电层、金属反射层、第一键合层；在硅基板上形成第二键合层；将所述第二键合层和所述第一键合层键合在一起；去除所述砷化镓衬底和所述腐蚀停层；在所述N型限制层上设置电极。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过窗口层和键合层之间增设电流阻挡层、填充层、透明导电层和金属反射层，电流阻挡层的材料为二氟化镁，填充层和透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种，电流阻挡层和透明导电层的折射率相差较大(二氟化镁的折射率为1.38，氧化铟锡的折射率为1.62，氧化钨的折射率为1.65，掺钨的氧化铟锡的折射率为1.62～1.65)；加上透明导电层设置电流阻挡层上，电流阻挡层和透明导电层可以组成单个周期的布拉格反射镜。而且金属反射层设置在透明导电层上，因此窗口层和键合层之间形成全方位反射镜，可以将有源层射向P型限制层的光线反射到N型限制层射出，提高红光LED芯片的正面出光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的电流阻挡层和填充层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种欧姆接触层的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的另一种欧姆接触层的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的制作方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，特别是红光LED芯片。图1为本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图。参见图1，该发光二极管芯片包括硅基板10、键合层20、金属反射层31、透明导电层32、填充层33、电流阻挡层34、窗口层41、P型限制层42、有源层43、N型限制层44和电极50。硅基板10、键合层20、金属反射层31、透明导电层32、填充层33、窗口层41、P型限制层42、有源层43、N型限制层44和电极50依次层叠设置。图2为本专利技术实施例提供的电流阻挡层和填充层的结构示意图。参见图2，填充层33内设有多个从透明导电层32延伸至窗口层41的通孔，电流阻挡层34设置在通孔内。电流阻挡层34的材料为二氟化镁，填充层33和透明导电层32的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种。本专利技术实施例通过窗口层和键合层之间增设电流阻挡层、填充层、透明导电层和金属反射层，电流阻挡层的材料为二氟化镁，填充层和透明导电层的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种，电流阻挡层和透明导电层的折射率相差较大(二氟化镁的折射率为1.38，氧化铟锡的折射率为1.62，氧化钨的折射率为1.65，掺钨的氧化铟锡的折射率为1.62～1.65)；加上透明导电层设置电流阻挡层上，电流阻挡层和透明导电层可以组成单个周期的布拉格反射镜。而且金属反射层设置在透明导电层上，因此窗口层和键合层之间形成全方位反射镜，可以将有源层射向P型限制层的光线反射到N型限制层射出，提高红光LED芯片的正面出光效率。另外，二氟化镁为绝缘材料，氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡为导电材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片包括硅基板(10)、键合层(20)、金属反射层(31)、透明导电层(32)、填充层(33)、电流阻挡层(34)、窗口层(41)、P型限制层(42)、有源层(43)、N型限制层(44)和电极(50)；所述硅基板(10)、所述键合层(20)、所述金属反射层(31)、所述透明导电层(32)、所述填充层(33)、所述窗口层(41)、所述P型限制层(42)、所述有源层(43)、所述N型限制层(44)和所述电极(50)依次层叠设置，所述填充层(33)内设有多个从所述透明导电层(32)延伸至所述窗口层(41)的通孔，所述电流阻挡层(34)设置在所述通孔内；所述电流阻挡层(34)的材料为二氟化镁，所述填充层(33)和所述透明导电层(32)的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片包括硅基板(10)、键合层(20)、金属反射层(31)、透明导电层(32)、填充层(33)、电流阻挡层(34)、窗口层(41)、P型限制层(42)、有源层(43)、N型限制层(44)和电极(50)；所述硅基板(10)、所述键合层(20)、所述金属反射层(31)、所述透明导电层(32)、所述填充层(33)、所述窗口层(41)、所述P型限制层(42)、所述有源层(43)、所述N型限制层(44)和所述电极(50)依次层叠设置，所述填充层(33)内设有多个从所述透明导电层(32)延伸至所述窗口层(41)的通孔，所述电流阻挡层(34)设置在所述通孔内；所述电流阻挡层(34)的材料为二氟化镁，所述填充层(33)和所述透明导电层(32)的材料为氧化铟锡、氧化钨、掺钨的氧化铟锡中的一种。


2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述电流阻挡层(34)和所述填充层(33)的厚度为100nm～140nm，所述透明导电层(32)的厚度为100nm～300nm。


3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述通孔的孔径为6μm～10μm，相邻两个所述通孔的间距为10μm～20μm。


4.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述金属反射层(31)的材料为银。


5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括钛钨合金层(35)，所述钛钨合金层(35)设置在所述金属反射层(31)和所述键合层(20)之间。


6.根据权利要求5所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述钛钨合金层(35)中钛组分的含量为10％。


7.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括电流扩展层(45)、过渡层(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖和平，王晓彬，张强，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32