具有DBR型电流阻挡层的LED芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片及其制作方法，所述制作方法是首先提供一蓝宝石衬底，并在蓝宝石衬底的上表面形成发光外延层，然后在该发光外延层的P-pad区蚀刻出具有波浪形侧壁及平整底面的凹槽，接着在该凹槽的表面形成介质型DBR以作为电流阻挡层，且使所述电流阻挡层形成为具有波浪形侧壁及平整底面的凹陷结构；然后在发光外延层及凹陷结构上形成透明导电层，并蚀刻所述透明导电层以使外露出该凹陷结构与N区；最后在凹陷结构上制作出P-pad，在N区上制作出N-pad，以此制作出的LED芯片可以解决现有技术中电流阻挡层与高反光电极之间的粘附性弱，易脱落、以及LED芯片的P电极吸光、电流利用率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种LED芯片及其制作方法，特别是涉及一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片及其制作方法。
技术介绍
LED芯片的设计及制造中，在LED芯片中的P_pad正下面直接加入电流阻挡层(CBL, current blocking layer)可以将原本由P_pad流入P-GaN层的电流截断,使电流全部先流入透明导电层(TCL, Transparent contact layer),然后再通过透明导电层流入该透明导电层正下方的P-GaN层；当不加电流阻挡层时，电流一部分先由P-pad流入透明导电 层再流入透明导电层正下方的P-GaN层，一部分直接流入P-pad正下方的P-GaN层和量子阱发光，P-pad正下方的量子阱发出的光基本上会被P电极挡住，这部分光会被反射或者被吸收，而被反射的部分在芯片内部经过多次反射后也有相当大的一部分会被吸收，最后能射出芯片的少之又少，不加电流阻挡层导致有效发光区的电流密度减少，从而降低了芯片的亮度，而加入电流阻挡层后，直接流入P-pad正下方的P-GaN层的电流被截断，电流全部直接通过透明导电层扩散至有效发光区，从而提高了有效发光区的电流密度，提高了电流的利用率，进而提闻了芯片的売度。目前，在LED芯片中添加电流阻挡层的实现方式主要有两种一种直接在P电极和P-GaN层之间加入高绝缘性的材料将原本由P_pad流入P-GaN层的电流截断，在蓝光LED芯片中常用SiO2作为电流阻挡层的材料，此时在电流阻挡层上直接蒸镀Cr/Au电极或者蒸镀高反光电极,导致如下问题一、直接蒸镀Cr/Au电极因为Cr对蓝光的反射率很低，致使芯片内部反射至P-pad下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片内部经过多次反射之后，相当大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，从而降低了出光效率；二、目前比较常用的高反光电极一般是Al或者Ag或者相关合金，使用高反光电极时，电流阻挡层与高反光电极之间的粘附性弱，易于脱落。因此，一般只在P电极和P-GaN层之间的一部分区域加入电流阻挡层，另外不加入电流阻挡层的区域使高反光电极与GaN直接接触来增强粘附性，这样部分区域型的电流阻挡层相较全部区域的电流阻挡层提升芯片亮度的效果就很不明显了，且高反光电极与芯片之间的粘附性仍然很差，致使无法量产。另外一种在LED芯片中添加电流阻挡层的实现方式是先将P-pad下面的量子阱蚀刻掉使Ρ-pad下方不能发光，将高绝缘性的材料作为电流阻挡层铺在蚀刻出来的侧壁和底部起到绝缘作用，然后在电流阻挡层上镀上P电极，通过P-pad边缘下压透明导电层的办法使电流全部先流入透明导电层，然后再通过透明导电层流入透明导电层正下方的P-GaN层。在蓝光LED芯片中常用SiO2作为电流阻挡层的材料，此时在电流阻挡层上直接蒸镀Cr/Au电极或者蒸镀高反光电极，仍会导致如下问题一、直接蒸镀Cr/Au电极因为Cr对蓝光的反射率很低，致使芯片内部反射至P电极下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片内部经过多次反射之后，相当大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，从而降低了出光效率；二、当使用高反光电极时，为了使高反光电极与蚀刻出来的侧壁和底部之间绝缘，电流阻挡层必须铺满整个蚀刻出来的侧壁和底部，但是电流阻挡层与高反光电极之间的粘附性弱，易于脱落，致使无法量产。因此，如何提出一种LED芯片及其制作方法，以消除上述粘附性差、P电极吸光、电流利用率低的问题，实已成为本领域从业者欲以解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种，以解决现有技术中电流阻挡层与高反光电极之间的粘附性弱，易脱落、以及LED芯片的P电极吸光、电流利用率低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片及其制作方法，其中，所述具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于， 所述制作方法至少包括以下步骤1)提供一蓝宝石衬底，并于所述蓝宝石衬底的上表面形成发光外延层；2)于所述发光外延层上分别定义出P-pad区及N区，交替使用刻蚀气体和钝化气体将所述P-pad区蚀刻成具有波浪形侧壁及平整底面的凹槽；3)于所述凹槽的表面蒸镀出一介质型DBR，使其形成顺应该凹槽形状的电流阻挡层，以使所述电流阻挡层形成为具有平整底面及波浪纹侧壁的凹陷结构；4)于所述发光外延层及凹陷结构上形成透明导电层，并蚀刻所述透明导电层，以使所述凹陷结构及N区外露于所述透明导电层；以及5)于所述凹陷结构上制作出P-pad,以及于所述N区上制作出N-pad。本专利技术制作方法的步骤3)中，所述介质型DBR为至少两种透明绝缘性薄膜交替层叠的组合结构，具体地，所述透明绝缘性薄膜为TiO2材料以及SiO2材料,所述交替层叠的组合结构的顶层和底层均为TiO2材料。本专利技术制作方法的步骤5)中，所述P-pad的底部接置于所述凹陷结构的平整底面上并与所述波浪形侧壁相咬合。本专利技术还提供一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片至少包括蓝宝石衬底；发光外延层，形成于所述蓝宝石衬底的上表面，具有P-pad区及N区，且所述P-pad区具有凹槽，且所述凹槽具有平整底面及波浪纹侧壁，所述N区设置有N-pad ；电流阻挡层，形成于所述凹槽的表面上，为一层顺应所述凹槽形状的凹陷结构，且所述凹陷结构具有平整底面及波浪纹侧壁，所述电流阻挡层为介质型DBR，所述凹陷结构上设置有Ρ-pad ；以及透明导电层，形成于所述发光外延层及电流阻挡层上，并外露出所述P-pad 及 N 区。在本专利技术的LED芯片中，所述介质型DBR为至少两种透明绝缘性薄膜交替层叠的组合结构，具体地，所述透明绝缘性薄膜为TiO2材料以及SiO2材料，所述交替层叠的组合结构的顶层和底层均为TiO2材料。所述p-pad的底部接置于所述凹陷结构的平整底面上并与所述波浪形侧壁相咬合。如上所述，本专利技术的LED芯片及其制作方法，具有以下有益技术效果一、介质型DBR通常具备非常良好的粘附性，介质型DBR与蓝光波段高反射率金属或者合金之间粘附力很强，保证了蒸镀的电极不会脱落，克服了用SiO2作为电流阻挡层会导致高反光电极易于脱落的缺点。且介质型DBR能铺满整个P电极与发光外延层之间的区域，避免了使用高反光电极时，为了增加粘附性只能在部分区域铺设SiO2的缺点。二、介质型DBR的绝缘性良好，完全能作为用以截断P电极与发光外延层之间电流的电流阻挡层的作用，提高电流利用率。三、TiO2和SiO2交替叠合一层或者更多层组成的介质型DBR对蓝光具有极高反射率(> 99% )的特性，有效地减少了 Cr/Au电极对蓝光的吸收，从而提高了芯片的出光效率。 四、波浪形的侧壁能将射向侧壁被介质型DBR反射的光向四面八方各个方向进行反射，克服了平滑的侧壁配合介质型DBR时形成直向型反射镜使绝大部分的反射光因为沿着量子阱所处平面的方向反射而大量被吸收的缺点。五、波浪形的侧壁使铺设在侧壁的介质型DBR也呈现波浪形，而波浪形的介质型DBR因为较高的粗糙度较平面型的介质型DBR对高反射率金属具有更高的粘附性，从而在一定程度上克服了高反光电极粘附性弱的缺点。附图说明图I至图5显示为本专利技术的制作方法中依据各步骤呈现的LED芯片截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步骤：1)提供一蓝宝石衬底，并于所述蓝宝石衬底的上表面形成发光外延层；2)于所述发光外延层上分别定义出P？pad区及N区，交替使用刻蚀气体和钝化气体将所述P？pad区蚀刻成具有波浪形侧壁及平整底面的凹槽；3)于所述凹槽的表面蒸镀出一介质型DBR，使其形成顺应该凹槽形状的电流阻挡层，以使所述电流阻挡层形成为具有平整底面及波浪纹侧壁的凹陷结构；4)于所述发光外延层及凹陷结构上形成透明导电层，并蚀刻所述透明导电层，以使所述凹陷结构及N区外露于所述透明导电层；以及5)于所述凹陷结构上制作出P？pad，以及于所述N区上制作出N？pad。

【技术特征摘要】
1.一种具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步骤 1)提供一蓝宝石衬底，并于所述蓝宝石衬底的上表面形成发光外延层； 2)于所述发光外延层上分别定义出P-pad区及N区，交替使用刻蚀气体和钝化气体将所述P-pad区蚀刻成具有波浪形侧壁及平整底面的凹槽； 3)于所述凹槽的表面蒸镀出一介质型DBR，使其形成顺应该凹槽形状的电流阻挡层，以使所述电流阻挡层形成为具有平整底面及波浪纹侧壁的凹陷结构； 4)于所述发光外延层及凹陷结构上形成透明导电层，并蚀刻所述透明导电层，以使所述凹陷结构及N区外露于所述透明导电层；以及 5)于所述凹陷结构上制作出P-pad，以及于所述N区上制作出N-pad。2.根据权利要求I所述的具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于于所述步骤3)中，所述介质型DBR为至少两种透明绝缘性薄膜交替层叠的组合结构。3.根据权利要求2所述的具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于所述透明绝缘性薄膜为TiO2材料以及SiO2材料。4.根据权利要求3所述的具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征在于所述交替层叠的组合结构的顶层和底层均为TiO2材料。5.根据权利要求I所述的具有DBR型电流阻挡层的LED芯片的制作方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宇杰，
申请(专利权)人：上海博恩世通光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：