延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片及其制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片及其制作工艺，包括：ｎ型金ｐａｄ、氧化锌透明电极、填充体、基板、粘结层、ｐ型电流扩展层、ｐ型电极接触、发光层、ｎ型电极接触、辅助电流扩展电极结构，其中ｐ型电流扩展层、ｐ型电极接触、发光层、ｎ型电极接触是在ＭＯＣＶＤ中依次生长完毕，总称发光有源层；其中发光有源层通过粘结层粘结在基板上，填充体填充在发光有源层被刻蚀掉的一对对角线位置的孔里，氧化锌透明电极通过薄膜生长工艺生长在ｎ型电极接触的表面，ｎ型金ｐａｄ以及辅助电流扩展电极通过蒸镀工艺制作在氧化锌透明电极上表面。氧化锌透明电极提高了透明度、延伸电极减少了对光的遮挡，从而提高了出光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，该专利技术可以改善大功率LED外延层与电流扩展层的晶格匹配，延伸电极提高了电流的扩展的均匀性，从而提高芯片的可靠性以及出光效率；直接通过氧化锌串并联芯片，使多芯片模块结构更加紧凑，可靠性更高。技术背景作为GaN基材料和器件外延层的主要衬底蓝宝石，虽然应用广泛，但是蓝宝石衬 底也存在一系列问题如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同 时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体，常温下电阻率大于 1000Q 'cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件，通常只在外延层上制作n型和 P型电极，在上面制作两个电极，早成了有效发光面积少，同时增加了器件制造中的 光刻和刻蚀工艺过程，结果材料利用率低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前 普遍釆用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目 的。但是金属透明电极一般要吸收30%—40%的光，同时GaN基材料的化学稳定性、 机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将增加 生产成本。最为严重的是蓝宝石的热导率太低，不利于大功率LED的散热，对于倒装 结构，其透光性能不是特别好，吸收了一部分光，降低了出光效率。硅衬底与碳化硅衬底导热性能相当高，但由于其都是不透明材料，在倒装结构中， 最终还要将其剥离下来。用于GaN生长的最理想衬底是GaN单晶材料，可以大大提高外延膜的晶体质量， 降低位错密度，提高器件寿命，提高发光效率，提高器件工作电流密度。但是制备 GaN单晶体非常困难，到目前为止还未有行之有效的办法。而氧化锌与GaN衬底具有惊人的相似之处。两者晶体结构相同、晶格识别度非常 小，禁带宽度接近(能带不连续值小，接触势垒小)。而且氧化锌在透光方面比蓝宝 石更加优越，利用氧化锌替代倒装的蓝宝石结构，不仅增加了晶格失配而且提高了大 功率发光二极管的出光效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种延伸结构的氧化锌透明电 极大功率发光二极管芯片及其制作工艺，提高了大功率发光二极管(LED)的出光效率及增加电流扩散均匀性。为达到上述目的，本专利技术的构思是针对当前大功率LED存在的结构缺陷，蓝 宝石衬底不仅仅与外延层存在晶格失配和热失配的问题，而且透光性能较差，降低了 大功率发光二级光的可靠性及出光效率，而采用与外延层GaN晶格极为相似的氧化 锌作为衬底，不仅仅解决了晶格失配和热失配的问题，而且氧化锌的透光性能与蓝宝 石相比更加透明，提高了大功率发光二级光的出光效率。本专利技术采用氧化锌材料在剥离了蓝宝石衬底的外延层界面上生长氧化锌电流扩 展层，提高了电流扩展层与外延层的晶格匹配和热匹配性能，而且通过电极延伸，降 低了局部发光区域电流过大而且被电极层遮挡的问题；直接通过氧化锌串并联芯片， 使多芯片模块结构更加紧凑，可靠性更高。根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，包括n型金pad、氧化 锌透明电极、基板、粘结层、P型电流扩展层、P型电极接触、发光层、n型电极接 触、辅助电流扩展电极，其中P型电流扩展层、P型电极接触、发光层、n型电极接 触是在MOCVD中依次生长完毕，总称发光有源层；其特征在于； 所述发光有源层通过粘结层(5)粘结在基板上；有两个填充体填充在发光有源层被刻蚀掉的一对对角线位置的孔里，而所述辅助 电流扩展电极成长方形位于另 一对对角线位置； 所述氧化锌透明电极生长在n型电极接触的表面； 所述n型金pad以及辅助电流扩展电极制作在氧化锌透明电极上表面； 上述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特征在于所述的n 型金pad延伸至发光面外部氧化锌透明电极对应于填充体正上方的表面；上述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特征在于所述n 型金pad在上表面；上述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特征在于所述氧化 锌透明电极为n型氧化锌；卜.沐的延伸结构的氧化锌诱明电极大功率发光二极管芯片，其特征在于所述填充体材料为绝缘材料；上述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特征在于所述基板材料为铜、或者氮化铝陶瓷、或者硅、或者碳化硅；一种上述延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片的制作工艺，其特征 在于工艺步骤如下1) 将在衬底上生长完p型电流扩展层、p型电极接触、发光层、n型电极接触等 层的外延片通过粘结层倒贴于基板上；2) 通过激光剥离技术，将原来外延片生长附着衬底剥离；3) 通过刻蚀工艺在外延片上刻蚀出一系列填充体的孔，孔的位置对应于单个芯片 的一对对角；4) 通过填充体填充刻蚀出的孔至n型电极接触上表面齐平；5) 清理光刻胶等杂质，并将n型电极接触与填充体上表面抛光；6) 在抛光面上通过薄膜生长工艺生长制作氧化锌透明电极；7) 通过蒸镀工艺制作n型金pad及辅助电流扩展电极；8) 通过划片分割外延片成单颗发光二极管芯片。 上所述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片的制作工艺所述工艺步骤4)中，填充体材料是绝缘材料，如氧化硅等。本专利技术与传统芯片结构相比较，具有显而易见的优势透明电极透明度高、电极 不再遮挡出光，从而提高了出光效率。 附图说明图1传统芯片截面图 图2传统芯片俯视图 图3是本专利技术芯片结构截面图 图4是本专利技术的俯视图具体实施方式本专利技术的一个优选实施例结合附图说明如下参见图3、图4，本延伸结构的氧 化锌透明电极大功率发光二极管芯片包括n型金pad 1、氧化锌透明电极2、填充 体3、基板4、粘结层5、 p型电流扩展层6、 p型电极接触7、发光层8、 n型电极接 触9、辅助电流扩展电极10;其中p型电流扩展层6、 p型电极接触7、发光层8、 n 型电极MM9^^M0CVD中依次生长完毕，总称发光有源层ll，其中发光有源层11通过粘结层5粘结在基板4上；填充体3填充在发光有源层11被刻蚀掉的一对对角线位置的孔里，而辅助电流扩展电极10呈长方形位于另一对对角线位置；氧化锌透明电极2通过薄膜生长工艺生长在n型电极接触9的表面；n型金pad 1以及辅 助电流扩展电极10通过蒸镀工艺制作在氧化锌透明电极2上表面，n型金pad 1延 伸至氧化锌透明电极2对应于填充体3正上方的表面；本延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片制造工艺如下 首先将在衬底上生长完P型电流扩展层6、 p型电极接触7、发光层8、 n型电极接触 9等层的外延片通过粘结层倒贴于基板4上，并通过激光剥离技术，将原来外延片生 长附着衬底(如蓝宝石)剥离；然后通过刻蚀工艺在外延片上刻蚀出一系列填充体3 的孔(对应于单个芯片的一对对角)，并通过填充体3填充刻蚀出的孔至n型电极接 触上表面齐平；然后清理光刻胶等杂质，并将n型电极接触9与填充体3上表面抛光; 在抛光面上制作完氧化锌透明电极2后再制作n型金pad 1及辅助电流扩展电极10; 最后通过划片分割外延片成单颗发光二极管芯片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，包括：ｎ型金ｐａｄ（１）、氧化锌透明电极（２）、基板（４）、粘结层（５）、ｐ型电流扩展层（６）、ｐ型电极接触（７）、发光层（８）、ｎ型电极接触（９）、辅助电流扩展电极（１０）；其中ｐ型电流扩展层（６）、ｐ型电极接触（７）、发光层（８）、ｎ型电极接触（９）是在ＭＯＣＶＤ中依次生长完毕，总称发光有源层（１１），其特征在于：ａ）所述发光有源层（１１）通过粘结层（５）粘结在基板（４）上；ｂ）有两个填充体（３）填充在发光有源层（１１）被刻蚀掉的一对对角线位置的孔里，而所述辅助电流扩展电极（１０）呈长方形位于另一对对角线位置；ｃ）所述氧化锌透明电极（２）生长在ｎ型电极接触（９）的表面；ｄ）所述ｎ型金ｐａｄ（１）以及辅助电流扩展电极（１０）制作在氧化锌透明电极（２）上表面。

【技术特征摘要】
1. 一种延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，包括n型金pad(1)、氧化锌透明电极(2)、基板(4)、粘结层(5)、p型电流扩展层(6)、p型电极接触(7)、发光层(8)、n型电极接触(9)、辅助电流扩展电极(10)；其中p型电流扩展层(6)、p型电极接触(7)、发光层(8)、n型电极接触(9)是在MOCVD中依次生长完毕，总称发光有源层(11)，其特征在于a)所述发光有源层(11)通过粘结层(5)粘结在基板(4)上；b)有两个填充体(3)填充在发光有源层(11)被刻蚀掉的一对对角线位置的孔里，而所述辅助电流扩展电极(10)呈长方形位于另一对对角线位置；c)所述氧化锌透明电极(2)生长在n型电极接触(9)的表面；d)所述n型金pad(1)以及辅助电流扩展电极(10)制作在氧化锌透明电极(2)上表面。2、 根据权利要求1所述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特 征在于所述的n型金pad (1)延伸至发光面外部氧化锌透明电极(2)对应于填 充体(3)正上方的表面。3、 根据权利要求l所述的延伸结构的氧化锌透明电极大功率发光二极管芯片，其特 征在于所述氧化锌透明电极(2)为n型氧化锌。4、 根据权利要求1所述的延伸结构的氧化锌透明电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，殷录桥，马可军，李抒智，李春亚，
申请(专利权)人：上海大学，上海半导体照明工程技术研究中心，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]