一种N型透明电极结构的功率型LED芯片制造技术

本发明专利技术属于半导体光电子器件制造技术领域，具体涉及到一种N型透明电极结构的功率型LED芯片，其具体结构包括：衬底、缓冲层、缓冲层上的本征层、本征层上的N型层、N型层上的发光层、发光层上的P型层、P型层上的电流阻挡层、P型层和电流阻挡层上的透明导电层、P电极和形成于N型台面上的N型透明电极以及N型焊点处电极。本发明专利技术制作的N型透明电极能够有效地改善传统功率型芯片中大面积N电极金属对光的阻挡和吸收，提高了芯片的发光亮度。同时该发明专利技术还具有工艺制作简单，用透明电极取代价格昂贵的金属电极，极大地降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
—种N型透明电极结构的功率型LED芯片
本专利技术属于半导体光电子器件制造
，具体涉及到一种N型透明电极结构的功率型LED芯片。
技术介绍
LED是一种将电能转化成光能的光电子器件。它具有体积小、寿命长、无污染、耐振动、光电转换效率高等优点。目前，它已经在全彩显示、景观照明、交通信号灯、背光源等领域有着广泛的应用。对于现在的功率型LED芯片来说，一般是以蓝宝石为衬底。由于蓝宝石是绝缘体，在制作电极的时候，P和N电极应位于外延层的同侧，因此对于蓝宝石衬底的功率型LED芯片，电极结构的设计至关重要，关系到电流能否均匀地扩散。一般来说，在优化电极结构时需要注意3个方面:1)使用N电极环绕P电极的方法，这样能够让电流在尽可能大的面积上由P电极进入N电极，增加有效发光长度；2) N与P电极之间的距离应相等，使电流尽可能均匀的分布；3)N电极分布在外侧，这与I)的理由相同。对氮化镓基LED来说，由于氮化镓材料的折射率为2.4，对应于全反射角为24.62°，因此只有位于该光锥内的光线才能从芯片的表面出射。理想的情况下，根据计算，对于发光层内的发光点有上下左右前后六个出射光锥，所以氮化镓基LED的总的光提取效n.=6^n1-cos24.62) = 27.3%。如果在理想的情况下只考虑四个侧面的出光，则其光提取效率可以达到18.2%，在理想的情况下从侧面出射的光是很可观的。然而在实际的功率型LED芯片中，由于电极结构复杂，N型电极环绕在芯片外围，即使从侧面的光能很好地导出，这些出射的光线也被环顾在芯片外围的N型电极阻挡，而现如今大多说N电极都是利用吸收系数很高的金属材料制成的，因此导致芯片侧面出射的光线被不透明的N电极吸收，对于功率型LED芯片来说，大大降低了芯片的发光亮度。
技术实现思路
针对现有的功率型LED芯片中的N型电极采用吸收系数很高的不透明电极制作而成，导致从侧面出射的光线被阻挡和吸收，本专利技术的目的是提出一种N型透明电极的结构以改变传统N型电极对光线的吸收和阻挡，从而提高芯片的发光亮度。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是:一种N型透明电极 结构的功率型LED芯片，其从下至上依次包括衬底、缓冲层、本征层、N型半导体层、发光层和P型半导体层，P型半导体层上端还设有透明导电层和电流阻挡层，透明导电层和电流阻挡层均与P型半导体层接触，且电流阻挡层除上下端面外的侧面均被透明导电层包围，电流阻挡层的上端面部分被透明导电层覆盖，电流阻挡层未被透明导电层覆盖的上端面部分与P电极连接；所述N型半导体层为凸台状，凸台凸出的部分侧面周围设有N型透明电极，凸台突出的部分中间开槽，该槽被N型透明电极覆盖，并且该槽的上方的发光层、P型半导体层和电流阻挡层层均开有相应的槽，N型透明电极的周围与凸台中间开槽的交叉处设有N型焊点处电极。进一步的，N型透明电极分布在芯片的外围和凸台部分中间的开槽处，该槽位于N型半导体层上面，且N型电极焊点处电极IOb的下端面与N型半导体层接触，如图lb，正下方无透明电极，只是N型电极焊点处电极IOb的边缘接触到透明电极，N电极焊点处沉积金属电极合金，N型电极焊点处既和正下方的N型半导体层形成很好的欧姆接触，又和边缘处的透明电极形成良好的接触。进一步的，所述的N型透明电极的宽度为5unT20um。进一步的，所述的N型透明电极IOa的宽度为12um。进一步的，所述的N型透明电极的边缘离P型半导体层边缘的水平距离为2um 10umo进一步的，所述的N型透明电极的边缘离P型半导体层边缘的水平距离为5um.进一步的，所述的N型透明电极的厚度为1500埃 5000埃。进一步的，所述的N型透明电极的厚度为3100埃。进一步的，N型透明电极采用与透明导电层相同的材料，在制作透明导电层的过程中即可制作出N型透明电极，不会增加工艺制程。优选的，N电极焊点处的正下方无透明电极，只有边缘接触到N型透明电极，增加了 N电极焊点处与N型半导体层的欧姆接触。优选的，N型透明电极结构取代传统的金属电极，降低了生产的成本。本专利技术的N型透明电极和透明导电层使用相同的材料，在蒸镀透明导电层的同时即可制作N型透明电极，不会增加额外的工艺流程。N型透明电极取代价格昂贵的金属电极，降低了生产的成本。该N型透明电极结构能够避免传统的N型金属电极对光线的阻挡和吸收，从而提闻了芯片的发光売度。优选的，N电极焊点处的正下方无透明电极，只有边缘接触到N型透明电极，增加了 N电极焊点处与N型半导体层的欧姆接触。N型透明电极取代传统的金属电极，降低了生产的成本。与现有结构相比，本专利技术的有益效果是:该N型透明电极不会阻挡和吸收从侧面导出的光，从而有效地 提高了芯片的发光亮度，并且该N型透明电极结构采用与透明导电层相同的材料，不会增加工艺制程。N电极焊点处正下方处无透明电极结构，只有边缘处接触到N型透明电极，增加了 N电极焊点处与N型半导体层和边缘透明电极的接触特性，同时用N型透明电极取代价格昂贵的金属电极，降低了生产的成本。附图说明图1a是本专利技术的一种N型透明电极结构的功率型LED芯片的俯视图。图1b是图1中包含N型焊点处电极IOb的局部放大图(A-A剖视图)。图2是一种N型透明电极结构的功率型LED芯片左视图的剖面图(B_B剖视图)。图3是LED外延片结构的剖面图。图4是在图3的基础上通过刻蚀形成的N型台面结构后的剖面图。图5是在图4的基础上形成电流阻挡层结构后的剖面图。图6是在图5的基础上形成透明导电层和N型透明电极结构后的剖面图。图7是具有N型透明电极结构的功率型LED芯片的剖面图。图中:1-衬底，2-缓冲层，3-本征层，4-N型半导体层，5-发光层，6-P型半导体层，7-电流阻挡层,8-透明导电层，9-P电极，IOa-N型透明电极，IOb-N型焊点处电极。 具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于此。如图la、图2，一种N型透明电极结构的功率型LED芯片从下至上依次包括衬底1、缓冲层2、本征层3、N型半导体层4、发光层5和P型半导体层6，P型半导体层6上端还设有透明导电层8和电流阻挡层7，透明导电层8和电流阻挡层7均与P型半导体层6接触，且电流阻挡层7除上下端面外的侧面均被透明导电层8包围，电流阻挡层7的上端面部分被透明导电层8覆盖，电流阻挡层7未被透明导电层8覆盖的上端面部分与P电极连接；所述N型半导体层4为凸台状，凸台凸出的部分侧面周围设有N型透明电极10a，凸台突出的部分中间开槽，该槽被N型透明电极IOa覆盖，并且该槽的上方的发光层5、P型半导体层6和电流阻挡层7层均开有相应的槽，N型透明电极IOa的周围与凸台中间开槽的交叉处设有N型焊点处电极10b。N型透明电极分布在芯片的外围和凸台部分中间的开槽处，该槽位于N型半导体层上面，且N型电极焊点处IOb的下端面与N型半导体层接触，如图lb，正下方无透明电极，只是N型电极焊点处IOb的边缘接触到透明电极，N电极焊点处沉积金属电极合金，N型电极焊点处既和正下方的N型半导体层形成很好的欧姆接触，又和边缘处的透明电极形成良好的接触在实际的生产过程当中，根据生产的需要，还包括形成于衬底I下的DBR (分布布拉格反射)层以及芯片表面的钝化层。衬底I采用化学或机械抛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型透明电极结构的功率型LED芯片，其特征在于从下至上依次包括衬底、缓冲层、本征层、N型半导体层、发光层和P型半导体层，P型半导体层上端还设有透明导电层和电流阻挡层，透明导电层和电流阻挡层均与P型半导体层接触，且电流阻挡层除上下端面外的侧面均被透明导电层包围，电流阻挡层的上端面部分被透明导电层覆盖，电流阻挡层未被透明导电层覆盖的上端面部分与P电极连接；所述N型半导体层为凸台状，凸台凸出的部分侧面周围设有N型透明电极，凸台突出的部分中间开槽，该槽被N型透明电极覆盖，并且该槽的上方的发光层、P型半导体层和电流阻挡层层均开有相应的槽，N型透明电极的周围与凸台中间开槽的交叉处设有N型焊点处电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，吴跃锋，黄华茂，黄晓升，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：