CN213520024U - 一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种倒装发光二极管芯片，包括衬底(1)，设置在衬底(1)上的N‑GaN层(2)，设置在N‑GaN层(2)的一部分上的多层量子阱层(3)和设置在多层量子阱层(3)上的p‑GaN层(4)，p‑GaN层(4)上设置有电流扩展层(9)，电流扩展层(9)和N‑GaN层(2)的剩余部分上设置有一次钝化层(5)，一次钝化层(5)上设置有DBR层(6)，一次钝化层(5)和DBR层(6)中有两个第一开口，两个第一开口中设置有两个第一电极(10)，DBR层(6)和两个第一电极(10)上设置有二次钝化层(11)，二次钝化层(11)中有两个第二开口，两个第二开口中设置有两个第二电极(12)。其可以极大地提高光提取效率及产品可靠性。

Description

一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管

技术领域

本实用新型属于半导体器件技术领域，涉及一种二极管芯片及二极管，更具体地，涉及一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管。

背景技术

倒装发光二极管芯片由于其低热阻、超电流、免打线、密排列的特点，近年来的应用市场十分巨大，尤其在大功率发光二极管器件以及高分辨率显示上有着突出的优点。

目前常用的倒装发光二极管芯片是在正装发光二极管芯片的基础上加入反射层，并在绝缘反光层上开洞，将N、P电极与PAD相连而制成。如图1所示，常用的倒装发光二极管芯片包括PSS衬底1、N-GaN层2、MQW层3、p-GaN4、钝化层5、DBR层6、一次电极7、电流阻挡层8、电流扩展层9、二次电极10、二次钝化层11和三次电极12。

但是，目前常用的倒装发光二极管芯片具有如下问题：针对MQW层激发出的光源及通过DBR层反射的光源经过N、P电极均会造成损失的问题。

针对该问题，常用的解决办法是在N、P电极下增加电流阻挡层CBL(Current-blocking layer)及采用反光N、P电极等结构。但在电流阻挡层上增加电流扩展层时，电流扩展层覆盖容易出现问题，并且电流阻挡层无法完全阻挡电流注入电极下方。并且，反光电极多为CrAl结构，为保障产品老化性能，反光层的反射率一般只能达到75％左右，均无法从根本上解决N、P电极对光的吸收作用。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，迫切需要研制一种新型的倒装发光二极管芯片。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管，其使MQW层(多层量子阱层)激发出的光源及经过DBR层反射的光线均不会经过电极，且不需要考虑电流阻挡层覆盖问题，可以极大地提高光提取效率及产品可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种倒装发光二极管芯片，其包括衬底，设置在所述衬底上的N-GaN层，设置在所述N-GaN层的一部分上的多层量子阱层和设置在所述多层量子阱层上的p-GaN层，其特征在于，所述p-GaN层上设置有电流扩展层，所述电流扩展层和所述N-GaN层的剩余部分上设置有一次钝化层，所述一次钝化层上设置有DBR层，所述一次钝化层和DBR层中有两个第一开口，所述两个第一开口中设置有两个分别与所述电流扩展层和所述N-GaN层的剩余部分相连的第一电极，所述DBR层和两个所述第一电极上设置有二次钝化层，所述二次钝化层中有两个第二开口，所述两个第二开口中设置有两个分别与两个所述第一电极相连的第二电极。

优选地，其中，所述电流扩展层是掺杂的ZnO薄膜和掺杂的SnO₂薄膜中的一种或者多种。

更优选地，其中，所述电流扩展层是使用In₂O₃掺杂的SnO₂薄膜。

再优选地，其中，所述电流扩展层中，In与Sn的原子比为95:5。

优选地，其中，所述一次钝化层和二次钝化层是SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、MgO薄膜以及SiNx薄膜中的一种或多种。

优选地，其中，所述DBR层由高折射率材料和低折射率材料交替堆叠而成。

更优选地，其中，所述高折射率材料是TiO₂、Ti₃O₅、HfO₂和ZrO₂中的一种。

再优选地，其中，所述低折射率材料是MgO、MgF₂、SiO₂、SiN_x和Al₂O₃中的一种。

优选地，其中，所述衬底为PSS衬底。

此外，本实用新型还提供一种倒装发光二极管，其特征在于，具有上述的倒装发光二极管芯片。

与现有技术相比，本实用新型的倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管具有如下有益技术效果：

1、其在原有倒装发光二极管芯片的结构上去除掉电流阻挡层及N、P电极，增加一次电极及钝化层，在DBR层刻蚀后，蒸镀第一电极，使第一电极与DBR下方电流扩展层直接接触，第一电极不需要提供反射作用，可以减少第一电极中金属Al的比例，极大地提高产品在客户端使用的寿命。

2、其在原有倒装发光二极管芯片的结构上去除N、P电极，减少了N、P电极对光线的阻挡，从而提高了光提取效率。

附图说明

图1是现有技术的倒装发光二极管芯片的结构示意图。

图2是本实用新型的倒装发光二极管芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，实施例的内容不作为对本实用新型的保护范围的限制。

本实用新型涉及一种倒装发光二极管芯片及具有其的倒装发光二极管，其使多层量子阱层激发出的光源及经过DBR层反射的光线均不会经过电极，且不需要考虑电流阻挡层覆盖问题，可以极大地提高光提取效率及产品可靠性。

图2示出了本实用新型的倒装发光二极管芯片的结构示意图。如图2所示，本实用新型的倒装发光二极管芯片包括衬底1、N-GaN层2、多层量子阱层3和p-GaN层4。优选地，所述衬底1为PSS衬底。

其中，所述多层量子阱层3和p-GaN层4被部分蚀刻掉以露出部分所述N-GaN层2，从而形成N区。优选地，所述多层量子阱层3和p-GaN层4的两侧都被部分蚀刻掉以将所述N-GaN层2的两侧都露出一部分。更优选地，所述N-GaN层2的两侧也都被部分蚀刻掉，使得所述N-GaN层2的两侧变薄。

所述p-GaN层4上生长有电流扩展层9。所述电流扩展层9为透明导电薄膜。优选地，所述电流扩展层9是掺杂的ZnO薄膜和掺杂的SnO₂薄膜中的一种或者多种。更优选地，所述电流扩展层9是使用In₂O₃掺杂的SnO₂薄膜。最优选地，所述电流扩展层9中，In与Sn的原子比为95:5。

所述电流扩展层9和所述N-GaN层2的露出部分上生长有一次钝化层5。优选地，所述一次钝化层5是SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、MgO薄膜以及SiNx薄膜中的一种或多种。

所述一次钝化层5上沉积有DBR层6。优选地，所述DBR层6由高折射率材料和低折射率材料交替堆叠而成。更优选地，所述高折射率材料是TiO₂、Ti₃O₅、HfO₂和ZrO₂中的一种。最优选地，所述低折射率材料是MgO、MgF₂、SiO₂、SiN_x和Al₂O₃中的一种。

所述一次钝化层5和DBR层6被部分蚀刻掉以露出部分所述电流扩展层9和部分所述N-GaN层2。

在部分所述DBR层6上沉积有金属以形成两个分别与所述电流扩展层9的露出部分和所述N-GaN层2的露出部分相连的第一电极10。

在所述DBR层6的未沉积有金属的部分上和两个所述第一电极10上沉积有二次钝化层11。与所述一次钝化层5类似，优选地，所述二次钝化层11可以是SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、MgO薄膜以及SiNx薄膜中的一种或多种。

所述二次钝化层11被部分刻蚀掉以露出两个所述第一电极10的一部分。

在两个所述第一电极10的露出部分上沉积有金属以形成两个分别与两个所述第一电极10相连的第二电极12。

在制备本实用新型的倒装发光二极管芯片时，首先是使用MOCVD生长外延片，也就是，从下至上依次生长衬底1、N-GaN层2、多层量子阱层3和p-GaN层4。

其次，将外延片清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区。也就是，将所述多层量子阱层3和p-GaN层4部分蚀刻掉以露出部分所述N-GaN层2，从而形成N区。优选地，如图2所示，将所述多层量子阱层3和p-GaN层4的两侧都部分蚀刻掉以将所述N-GaN层2的两侧都露出一部分。更优选地，将所述N-GaN层2的两侧也都部分蚀刻掉，使得所述N-GaN层2的两侧变薄。

接着，在所述p-GaN层4上生长电流扩展层9。所述电流扩展层9可以是掺杂的ZnO薄膜，掺杂的SnO₂薄膜的一种或者多种。特别的，本实用新型中使用In₂O₃掺杂的SnO₂薄膜(In：Sn＝95:5)。

然后，生长一次钝化层5。具体地，在所述电流扩展层9和所述N-GaN层2的露出部分上沉积一次钝化层5。其中，沉积温度为200℃～250℃。在本实用新型中，钝化层使用PECVD设备。并且，所述一次钝化层5为薄膜。所述薄膜的材料可以是SiO₂、Al₂O₃、MgO以及SiN_x的一种或多种。

紧接着，在所述一次钝化层5上沉积DBR层6。所述DBR层6也为薄膜，并且，该薄膜由高、低折射率的材料交替堆叠。其中，高折射率材料可以是：TiO2，Ti3O5，HfO2和ZrO2之中的一种；低折射率材料可以是MgO，MgF2，SiO2，SiNx和Al2O3之中的一种。

之后，刻蚀所述DBR层6和一次钝化层5，将所述电流扩展层9的一部分和分所述N-GaN层2的一部分露出。并在部分所述DBR层6上沉积金属电极以形成两个分别与所述电流扩展层9的露出部分和所述N-GaN层2的露出部分相连的第一电极10。

然后，在所述DBR层6的未沉积有金属的部分上和两个所述第一电极10上沉积二次钝化层11。与所述一次钝化层5类似，其中，沉积温度为200℃～250℃，钝化层使用PECVD设备。优选地，所述二次钝化层11可以是SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、MgO薄膜以及SiNx薄膜中的一种或多种。

最后，将所述二次钝化层11部分刻蚀掉以露出两个所述第一电极10的一部分。并在两个所述第一电极10的露出部分上沉积金属电极以形成两个分别与两个所述第一电极10相连的第二电极12。

至此，完成了本实用新型的倒装发光二极管芯片的制备。

在有了本实用新型的倒装发光二极管芯片之后，可以制备倒装发光二极管，使得所述倒装发光二极管具有上述的倒装发光二极管芯片。

本实用新型的倒装发光二极管芯片在原有倒装发光二极管芯片的结构上去除掉电流阻挡层及N、P电极，增加第一电极及钝化层，在DBR层刻蚀后，蒸镀第一电极，使第一电极与DBR下方电流扩展层直接接触，第一电极不需要提供反射作用，可以减少第一电极中金属Al的比例，极大地提高产品在客户端使用的寿命。同时，其在原有倒装发光二极管芯片的结构上去除N、P电极，减少了N、P电极对光线的阻挡，从而提高了光提取效率。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种倒装发光二极管芯片，其包括衬底(1)，设置在所述衬底(1)上的N-GaN层(2)，设置在所述N-GaN层(2)的一部分上的多层量子阱层(3)和设置在所述多层量子阱层(3)上的p-GaN层(4)，其特征在于，所述p-GaN层(4)上设置有电流扩展层(9)，所述电流扩展层(9)和所述N-GaN层(2)的剩余部分上设置有一次钝化层(5)，所述一次钝化层(5)上设置有DBR层(6)，所述一次钝化层(5)和DBR层(6)中有两个第一开口，所述两个第一开口中设置有两个分别与所述电流扩展层(9)和所述N-GaN层(2)的剩余部分相连的第一电极(10)，所述DBR层(6)和两个所述第一电极(10)上设置有二次钝化层(11)，所述二次钝化层(11)中有两个第二开口，所述两个第二开口中设置有两个分别与两个所述第一电极(10)相连的第二电极(12)。

2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述电流扩展层(9)是掺杂的ZnO薄膜和掺杂的SnO₂薄膜中的一种或者多种。

3.根据权利要求2所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述电流扩展层(9)是使用In₂O₃掺杂的SnO₂薄膜。

4.根据权利要求3所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述电流扩展层(9)中，In与Sn的原子比为95:5。

5.根据权利要求4所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述一次钝化层(5)和二次钝化层(11)是SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜、MgO薄膜以及SiNx薄膜中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述DBR层(6)由高折射率材料和低折射率材料交替堆叠而成。

7.根据权利要求6所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述高折射率材料是TiO₂、Ti₃O₅、HfO₂和ZrO₂中的一种。

8.根据权利要求7所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述低折射率材料是MgO、MgF₂、SiO₂、SiN_x和Al₂O₃中的一种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的倒装发光二极管芯片，其特征在于，所述衬底(1)为PSS衬底。

10.一种倒装发光二极管，其特征在于，具有权利要求1-9中任一项所述的倒装发光二极管芯片。

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