CN108878615B - 一种led芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种LED芯片及其制作方法，所述LED芯片包括衬底、LED外延结构和位于LED外延结构表面的透明导电层，透明导电层包括双层结构，分别为第一透明导电层和位于第一透明导电层背离第二型半导体层的第二透明导电层；其中，第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。也即本发明中LED芯片上电流扩展层包括一个整层的电流扩展层和一个图案化的电流扩展层。图案化的透明导电层由于是透明结构，对LED芯片没有遮挡作用，而通过图案化透明导电层的引导，相当于为现有的LED芯片增加了多个透明的叉指电极，从而使得电流扩展能力大大提升。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制作方法，尤其涉及一种LED芯片及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
常规正装LED芯片由于PN电极位于芯片的同一侧，电流需要横向传导，不可避免的在PN电极之间的位置出现电流拥挤的现象。为了解决该问题，透明导电层成为电极同侧的LED芯片必备结构。常用ITO材质，ITO作为透明导电氧化物能够提供90％以上的穿透率和高于P型氮化镓的导电能力。透明导电层的设置一定程度上解决了P型半导体层表面电流扩展的问题。
但是随着LED芯片尺寸的增大，ITO的扩展能力有限，无法实现大面积长距离电流扩展。因此在较大尺寸芯粒表面有设计叉指电极来进一步增加电流扩展的均匀性。叉指电极的增加可以缓解电流拥挤效应，但是却带来了对LED芯片发光遮挡的问题。从电流扩展的需求来说，扩展电极越多电流分布越均匀，但由于叉指电极通常采用不透明的金属制成，相应的对芯片发光的遮挡就会越严重。因此，现有技术中的结构限制了芯片亮度的进一步提高。
另外，由于常见透明导电层ITO使用溅射或者蒸镀的方式沉积膜层，从发光角度讲，光从ITO层出射时，仍然有较多的全反射情况，这也限制了LED芯片外量子效率的提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种LED芯片及其制作方法，以改善电流扩展层的电流扩展能力，减弱全反射情况，进一步提高LED芯片发光效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种LED芯片，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的LED外延结构，所述LED外延结构沿背离所述衬底方向依次包括第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；
位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；
所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；
与所述第一型半导体层接触的第一电极；
位于所述透明导电层上的第二电极；
与所述第二电极电性连接，且沿平行于所述第二电极指向第一电极方向延伸的第二电极叉指；
其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。
优选地，所述整层结构的透明导电层采用溅镀工艺形成，所述图案化结构的透明导电层采用蒸镀工艺形成。
优选地，所述图案化结构包括多条条状结构，所述条状结构的延伸方向与所述第二电极叉指的延伸方向相互交叉。
优选地，沿所述第二电极指向所述第一电极的方向，所述多条条状结构之间的间距逐渐变大。
优选地，所述第一透明导电层为图案化结构，所述第二透明导电层为整层结构。
优选地，所述第一透明导电层为整层结构，所述第二透明导电层为图案化结构。
优选地，所述第一透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值；
所述第二透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值。
优选地，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质相同，均为氧化铟锡。
本发明还提供一种LED芯片制作方法，用于形成上面任意一项所述的LED芯片，所述LED芯片制作方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上依次生长第一型半导体层、有源层、第二型半导体层，形成LED外延结构；
在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；
刻蚀所述第二透明导电层、所述第一透明导电层、所述第二型半导体层、所述有源层，暴露出所述第一型半导体层；
在所述第二型半导体层上形成第二电极，在所述第一型半导体层上形成第一电极；
其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。
优选地，所述第一透明导电层为图案化结构，所述第二透明导电层为整层结构。
优选地，所述在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，具体包括：
在所述第二型半导体层表面形成整层的第一透明导电层；
刻蚀所述第一透明导电层进行图案化；
在所述图案化后的第一透明导电层上形成整层的第二透明导电层。
优选地，所述第一透明导电层为整层结构，所述第二透明导电层为图案化结构。
优选地，所述在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，具体包括：
在所述第二型半导体层表面形成整层的第一透明导电层；
在所述第一透明导电层表面形成整层的牺牲层；
图案化所述牺牲层，所述牺牲层上去掉的部分与待形成的第二透明导电层的图案相同；
在所述图案化后的所述牺牲层被去掉的部分形成第二透明导电层；
去除所述牺牲层。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的LED芯片，包括衬底、LED外延结构和位于LED外延结构表面的透明导电层，所述透明导电层包括双层结构，分别为第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。也即本发明中LED芯片上电流扩展层包括一个整层的电流扩展层和一个图案化的电流扩展层。图案化的透明导电层由于是透明结构，对LED芯片没有遮挡作用，而通过图案化透明导电层的引导，相当于为现有的LED芯片增加了多个透明的叉指电极，从而使得电流扩展能力大大提升。
另外，由于图案化透明导电层的存在，使得形成的透明导电层的整体的外表面为凹凸结构，形成双电流扩展层结构，由于凹凸表面能够增加透明导电层结构的侧面出光，且降低全反射的发生几率，从而减少LED芯片内部的反射与吸收，从而提高发光效率。
本发明还提供一种LED芯片的制作方法，用于形成上述结构的LED芯片，从而改善电流扩展层对LED芯片发光效率的提升能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种LED芯片的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的LED芯片的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种LED芯片的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种LED芯片制作方法流程图；
图5-图16为本发明实施例提供的一种LED芯片制作工艺步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中虽然增加了电流扩展层，能够使得LED芯片的电流分布较为均匀，从而提高发光效率，但随着芯片尺寸的增大，半导体性质的透明导电氧化物电流扩展能力有限。进一步增加的金属叉指电极虽然能够进一步的增加电流扩展均匀性，但是也引入了出光被遮挡的问题，这限制了LED芯片亮度的进一步提升。同时，光从整层透明导电氧化物层中出射仍然存在大量的全反射情况，影响芯片外量子效率。
基于此本发明提供一种透明叉指电极设计，既能够进一步的提升芯片表面的电流均匀性，又可以对透明导电层表层形成台阶结构增加出光面。同时，本发明提供的LED芯片结构可以通过对图形化透明导电层图形有针对的进行设计，能够实现芯片表面电流的均匀分布。
本发明提供一种LED芯片，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的LED外延结构，所述LED外延结构沿背离所述衬底方向依次包括第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；
位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；
所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；
与所述第一型半导体层接触的第一电极；
位于所述透明导电层上的第二电极；
与所述第二电极电性连接，且沿平行于所述第二电极指向第一电极方向延伸的第二电极叉指；
其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。
本发明提供的LED芯片，包括衬底、LED外延结构和位于LED外延结构表面的透明导电层，所述透明导电层包括双层结构，分别为第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。也即本发明中LED芯片上电流扩展层包括一个整层的电流扩展层和一个图案化的电流扩展层。图案化的透明导电层由于是透明结构，对LED芯片没有遮挡作用，而通过图案化透明导电层的引导，相当于为现有的LED芯片增加了多个透明的叉指电极，从而使得电流扩展能力大大提升。
另外，由于图案化透明导电层的存在，使得形成的透明导电层的整体的外表面为凹凸结构，形成双电流扩展层结构，由于凹凸表面能够增加透明导电层结构的侧面出光，且降低全反射的发生几率，从而减少LED芯片内部的反射与吸收，从而提高发光效率。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种LED芯片，如图1、图2和图3所示，图1为本发明实施例提供的一种LED芯片的剖面结构示意图，图2为本发明实施例中提供的LED芯片的俯视结构示意图，图3为本发明实施例提供的另一种LED芯片的剖面结构示意图；其中图1为沿图2中的BB’线的剖面图；图3为沿图2中的AA’线的剖面图。
所述LED芯片包括：
衬底1；
位于衬底1表面的LED外延结构2，LED外延结构2沿背离衬底1方向依次包括第一型半导体层21、有源层22、第二型半导体层23；
位于第二型半导体层23背离衬底1表面的透明导电层3；
透明导电层3包括位于第二型半导体层23表面的第一透明导电层31和位于第一透明导电层31背离第二型半导体层23的第二透明导电层32；
与第一型半导体层21接触的第一电极41；
位于透明导电层3上的第二电极42；
与第二电极42电性连接，且沿平行于第二电极42指向第一电极方向延伸的第二电极叉指421；
其中，第一透明导电层31和第二透明导电层32中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。
本实施例中不限定第一透明导电层31和第二透明导电层32中的具体哪层为整层结构，哪层为图案化结构。只要其中一层为整层结构，另外一层为图案化结构即可。如图1所示，第一透明导电层31为图案化结构，第二透明导电层32为整层结构，如图3所示，其中，第一透明导电层31’为整层结构，第二透明导电层32’为图案化结构。
本实施例中所述整层结构的透明导电层的厚度可以与现有技术中的整层结构电流扩展层的厚度相同，也可以比现有技术中电流扩展层的厚度小。现有技术中，为了使得电流扩展层具有较好的电流扩展能力，所述电流扩展层需要做到一定厚度，才能达到较好的效果，但是，较厚的整层电流扩展层对LED芯片发出的光也具有一定的吸收作用，从而降低LED芯片的出光效率。
而本发明实施例中由于还增加设置有图案化结构的透明导电层作为透明叉指电极，能够对电流进一步进行扩展，并且整层结构和图案化结构重叠的部分，透明导电层的导电能力较强，因此，本发明实施例中可选的，所述整层结构的透明导电层的厚度可以比现有技术中的电流扩展层的厚度薄。由于整层结构的透明导电层的厚度较薄，与图案化结构透明导电层不重叠的部分整体透明导电层的厚度较薄，从而对LED芯片发光的吸收较少，能够相对于现有技术提升LED芯片的发光效率。
本发明实施例中不限定两层透明导电层的具体制作工艺，可以选择均采用蒸镀工艺形成，也可以均采用溅镀工艺形成；或者图案化结构的一层采用溅镀工艺形成，整层结构的一层采用蒸镀工艺形成；又或者图案化结构的一层采用蒸镀工艺形成，整层结构的一层采用溅镀工艺形成。
需要说明的是，蒸镀工艺形成的透明导电层表面较为粗糙，粗糙的表面能够相对减弱LED芯片出光时的全反射，从而提高LED芯片的外量子效率，但是也同样因为蒸镀工艺形成的透明导电层的晶粒较大，造成透明导电层的方阻比较大，使得电流横向扩展能力较弱；而采用溅镀工艺形成的透明导电层，晶粒较小，形成的透明导电层表面较为平整，对全反射的减弱效果较小，但是由于方阻较小，电流横向扩展能力较强，使得LED芯片的出光效率能够提升。
本发明实施例中可选的，整层结构的透明导电层采用溅镀工艺形成，图案化结构的透明导电层采用蒸镀工艺形成。由于溅镀工艺形成的整层结构透明导电层的电流扩展能力较强，蒸镀工艺形成的图案化结构透明导电层的表面粗糙，能够破坏整层结构透明导电层的全反射，减少LED芯片整体的全反射，而且图案化结构透明导电层的侧壁也具有粗糙表面，能够对LED芯片出射的光进行侧面出射，增加LED芯片的出光效率。也即本发明实施例中同时采用蒸镀工艺和溅镀工艺实现两层透明导电层的制作，可以结合蒸镀工艺和溅镀工艺的优势，并且规避了蒸镀工艺和溅镀工艺的劣势，从而使得LED芯片的出光效率进一步提升。
本发明实施例中不限定第一透明导电层31和第二透明导电层32的具体结构，可选的，在本发明的一个实施例中，第一透明导电层31为整层结构，第二透明导电层32为图案化结构；在本发明的另一个实施例中，第一透明导电层31为图案化结构，第二透明导电层32为整层结构。
需要说明的是，本发明实施例中不限定图案化结构透明导电层的具体图形，可选的，由于第二电极叉指的末端电流聚集效应明显，而第二电极部分的电流聚集效应不明显，因此，本发明实施例中在第二电极部分多设置些图案，以便于电流在第二电极部分分布更多，而第二电极叉指的末端设置少些图案透明导电层，这样，电流在第二电极叉指末端位置分布较少，通过针对性设置图案化透明导电层的图形，使得在整体LED芯片结构上，电流分布较为均匀。
本实施例中不限定图案化结构透明导电层的具体结构，本实施例中以第一透明导电层31为整层结构，第二透明导电层32为图案化结构为例进行说明，可选的，如图2中所示，本实施例中图案化结构，也即第二透明导电层32包括多条条状结构321，多个条状结构321的延伸方向与第二电极叉指421的延伸方向相互交叉，本实施例中不限定条状结构和第二电极叉指的具体相对位置，只要条状结构能够将第二电极叉指的电流进行扩展即可，本实施例中可选的，条状结构的延伸方向与第二电极叉指的延伸方向垂直设置，也即如图2中所示，第二电极叉指421沿第一方向X延伸，条状结构沿第二方向Y延伸。
为了使得第二电极叉指421的端部电流分布较为分散，避免电流出现聚集现象，本实施例中将第二电极叉指421端部附近的条状结构设置的较为稀疏，而将第二电极42附近的条状结构设置的较为密集，也即，沿所述第二电极42指向所述第一电极41的方向，所述多条条状结构321之间的间距逐渐变大，从而使得整体LED芯片的电流分布较为均匀。
需要说明的是，为了方便描述条状结构的分布情况，本实施例中以第一透明导电层31为整层结构，第二透明导电层32为图案化结构为例进行说明，在本发明的其他实施例中，第一透明导电层31还可以为图案化结构，第二透明导电层32为整层结构，本实施例中对此不做赘述。
另外，本实施例中不限定第一透明导电层31和第二透明导电层32的具体厚度，可选的，所述第一透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值；所述第二透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值。本实施例中对透明导电层中两层透明导电层的材质也不做限定，优选地，透光率较高，且导电性能较好的透明导电材质，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。而且第一透明导电层和第二透明导电层的材质可以相同，也可以不相同，本实施例中对此不做限定。本实施例中为了使得第一透明导电层和第二透明导电层的性质相似，界面粘附性较高，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质相同，且均优选为氧化铟锡。
本发明实施例中不限定所述第一型半导体层和第二型半导体层的具体类型，可选的，本发明实施例中，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。
本实施例中也不限定N型半导体层和P型半导体层的具体材质，可选的，N型半导体层为氮化镓、砷化镓、磷化镓等材质，所述P型半导体层也可以是这些材质。需要说明的是，所述LED芯片的最外层还设置有钝化层5用于对LED芯片的表面进行钝化。
本发明提供的LED芯片，包括衬底、LED外延结构和位于LED外延结构表面的透明导电层，所述透明导电层包括双层结构，分别为第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。也即本发明中LED芯片上电流扩展层包括一个整层的电流扩展层和一个图案化的电流扩展层。图案化的透明导电层由于是透明结构，对LED芯片没有遮挡作用，而通过图案化透明导电层的引导，相当于为现有的LED芯片增加了多个透明的叉指电极，从而使得电流扩展能力大大提升。
另外，由于图案化透明导电层的存在，使得形成的透明导电层的整体的外表面为凹凸结构，形成双电流扩展层结构，由于凹凸表面能够增加透明导电层结构的侧面出光，且降低全反射的发生几率，从而减少LED芯片内部的反射与吸收，从而提高发光效率。
对应上面的LED芯片结构，本发明实施例还提供一种LED芯片制作方法，用于形成上面实施例中所述的LED芯片结构。请参见图4所示，图4为本发明实施例提供的一种LED芯片制作方法流程图；所述LED芯片制作方法包括：
S101：提供衬底；
本实施例中不限定衬底的具体材质，可选的，所述衬底可以是硅衬底，也可以是蓝宝石衬底，具体衬底材料选择根据实际生产的LED芯片的类型进行选择，本实施例中对此不做限定。
S102：在所述衬底上依次生长第一型半导体层、有源层、第二型半导体层，形成LED外延结构；
请参见图5，在衬底1上形成第一型半导体层21、有源层22、第二型半导体层23，本实施例中可选的，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述有源层为多量子阱层，所述第二型半导体层为P型半导体层。
S103：在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构。
本实施例中透明导电层包括第一透明导电层和第二透明导电层，且第一透明导电层位于第二型半导体层表面，因此，透明导电层的制作过程包括：
先制作形成第一透明导电层，再在第一透明导电层的表面形成第二透明导电层。
本实施例中第一透明导电层可以是图案化结构，对应的，第二透明导电层为整层结构；第一透明导电层也可以是整层结构，对应的，第二透明导电层为图案化结构。需要说明的是，第一透明导电层是整层结构和图案化结构时，对应的制作工艺有所不同。
当第一透明导电层为图案化结构，第二透明导电层为整层结构时，请参见图6-图8，为本实施例中提供的形成透明导电层的具体工艺方法，包括：
在第二型半导体层表面形成整层的第一透明导电层；
刻蚀第一透明导电层进行图案化；如图6为形成图案化第一透明导电层31结构后的剖面示意图，图7为形成图案化第一透明导电层31的俯视结构示意图；
在图案化后的第一透明导电层上形成整层的第二透明导电层。如图8所示为形成第二透明导电层后的结构示意图。需要说明的是，由于第一透明导电层为图案化的，在第二型半导体层23表面形成凹凸不平的结构，而第二透明导电层位于第一透明导电层上，由于第二透明导电层较薄，最终透明导电层在第二型半导体层表面形成凹凸不平的结构。
本实施例中可选的，所述第一透明导电层采用蒸镀方式沉积形成，第二透明导电层采用溅镀工艺沉积形成，可选的，本实施例中在P型半导体层表面采用蒸镀方式沉积一层ITO层作为第一透明导电层的材料，然后在ITO层上覆盖光刻胶，使用湿法蚀刻方式制作图形，蚀刻液使用盐酸和三氯化铁混合液，蚀刻完成后去除光刻胶，再对该层ITO进行合金；对完成ITO合金的外延结构表面使用溅镀方式沉积第二层ITO层，作为第二透明导电层，并使用快速退火炉对其进行合金，在第一透明导电层表面形成第二透明导电层。
而当第一透明导电层为整层结构，第二透明导电层为图案化结构时，请参见图9-图12，为本实施例中提供的形成透明导电层的具体工艺方法，包括：
请参见图9，在第二型半导体层23表面形成整层的第一透明导电层31’；
请参见图10和图11，在第一透明导电层31’表面形成整层的牺牲层6；图案化牺牲层6，牺牲层6上去掉的部分与待形成的第二透明导电层32’的图案相同；
请参见图12，在图案化后的牺牲层6被去掉的部分形成第二透明导电层32’；
请参见图13，去除牺牲层6和多余的第二透明导电层。
为了避免采用湿法蚀刻方式刻蚀得到图案化第二透明导电层时，对整层的第一透明导电层造成损伤，本实施例中在采用溅镀方式沉积一层ITO作为第一透明导电层，然后使用PECVD工艺沉积一层SiO2作为牺牲层，通过湿法蚀刻方式在牺牲层上形成图形，牺牲层上被蚀刻去掉的部分与待形成第二透明导电层的图案形状相同，也即将需要制作第二透明导电层图形的位置对应的牺牲层蚀刻掉，然后使用溅镀工艺沉积一层ITO层，作为第二透明导电层，然后使用BOE(氢氟酸和氟化铵的混合溶液)蚀刻掉牺牲层，将多余的第二透明导电层的ITO去除，再使用快速退火炉对两层ITO材料进行合金。
S104：刻蚀所述第二透明导电层、所述第一透明导电层、所述第二型半导体层、所述有源层，暴露出所述第一型半导体层；
本实施例中，请参见图14和图15，首先使用光刻胶作为掩膜，光刻出需要进行干法刻蚀的图形，然后使用湿法蚀刻的方式，对外延片表面裸露出的ITO层进行蚀刻，再使用感应耦合等离子体蚀刻(ICP)对已经完成ITO蚀刻的外延片表面没有被掩膜覆盖位置进行刻蚀，使N型半导体层裸露，蚀刻深度为0.5μm-2.5μm，蚀刻使用的气体为：氯气(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、氩气(Ar)，蚀刻完成后，去除剩余光刻胶。
需要说明的是，根据实际需求，还可以形成第一电极的叉指电极，本实施例中对此不做限定。
S105：在所述第二型半导体层上形成第二电极，在所述第一型半导体层上形成第一电极；
请参见图16，使用负型光刻胶在LED芯片表面光刻出焊线电极的形状，再使用金属蒸镀的方式沉积焊线电极，此处焊线电极包括第一电极41和第二电极42，焊线电极厚度为0.5μm-5μm，使用蓝膜将外延层表面多余的金属层去除，然后再去除光刻胶，完成焊线电极制作。本实施例中第一电极和第二电极可以同时制作形成。
需要说明的是，在形成第一电极和第二电极之后，如图1和图3所示，还可以包括在整个外延结构表面使用PECVD沉积一层SiO2层作为钝化层5，使用光刻胶制作出钝化层图形，然后再使用湿法蚀刻的方式对裸露出的SiO2进行蚀刻，去掉多余的钝化层，暴露出第一电极和第二电极，以便后续与其他电路进行连接，再去除多余的光刻胶即完成LED芯片的制作。
本发明实施例提供的LED芯片制作方法，用于制作形成上面实施例中所述的具有双层透明导电层的LED芯片，由于新增的图案化透明导电层可以等同为透明的叉指电极，从而能够使得电流扩展能力大大提升，使得LED芯片的电流分布更加均匀。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种LED芯片，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底表面的LED外延结构，所述LED外延结构沿背离所述衬底方向依次包括第一型半导体层、有源层、第二型半导体层；
位于所述第二型半导体层背离所述衬底表面的透明导电层；
所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；
与所述第一型半导体层接触的第一电极；
位于所述透明导电层上的第二电极；
与所述第二电极电性连接，且沿平行于所述第二电极指向第一电极方向延伸的第二电极叉指；
其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构；
所述整层结构的透明导电层采用溅镀工艺形成，所述图案化结构的透明导电层采用蒸镀工艺形成；
所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质相同；
所述图案化结构包括多条条状结构，所述条状结构的延伸方向与所述第二电极叉指的延伸方向相互交叉；
沿所述第二电极指向所述第一电极的方向，所述多条条状结构之间的间距逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第一透明导电层为图案化结构，所述第二透明导电层为整层结构。
3.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第一透明导电层为整层结构，所述第二透明导电层为图案化结构。
4.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第一透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值；
所述第二透明导电层的厚度范围为50埃-3000埃，包括端点值。
5.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材质均为氧化铟锡。
6.一种LED芯片制作方法，其特征在于，用于形成权利要求1-5任意一项所述的LED芯片，所述LED芯片制作方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上依次生长第一型半导体层、有源层、第二型半导体层，形成LED外延结构；
在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，所述透明导电层包括位于所述第二型半导体层表面的第一透明导电层和位于所述第一透明导电层背离所述第二型半导体层的第二透明导电层；
刻蚀所述第二透明导电层、所述第一透明导电层、所述第二型半导体层、所述有源层，暴露出所述第一型半导体层；
在所述第二型半导体层上形成第二电极，在所述第一型半导体层上形成第一电极；
其中，所述第一透明导电层和第二透明导电层中的一层为整层结构，另一层为图案化结构；
所述整层结构的透明导电层采用溅镀工艺形成，所述图案化结构的透明导电层采用蒸镀工艺形成。
7.根据权利要求6所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述第一透明导电层为图案化结构，所述第二透明导电层为整层结构。
8.根据权利要求7所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，具体包括：
在所述第二型半导体层表面形成整层的第一透明导电层；
刻蚀所述第一透明导电层进行图案化；
在所述图案化后的第一透明导电层上形成整层的第二透明导电层。
9.根据权利要求6所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述第一透明导电层为整层结构，所述第二透明导电层为图案化结构。
10.根据权利要求9所述的LED芯片制作方法，其特征在于，所述在所述第二型半导体层表面形成透明导电层，具体包括：
在所述第二型半导体层表面形成整层的第一透明导电层；
在所述第一透明导电层表面形成整层的牺牲层；
图案化所述牺牲层，所述牺牲层上去掉的部分与待形成的第二透明导电层的图案相同；
在所述图案化后的所述牺牲层被去掉的部分形成第二透明导电层；
去除所述牺牲层。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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