Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
LIGHT-EMITTING DIODE CHIP STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/195960
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided are a light-emitting diode chip structure and a manufacturing method therefor. The structure comprises: a substrate; a light-emitting epitaxial structure, located on the substrate and comprising a first conductive-type semiconductor layer, a quantum well layer and a second conductive-type semiconductor layer which are sequentially stacked; a current extension layer formed on a part of a surface of the epitaxial structure; an insulating layer wrapping a side wall of the current extension layer, wherein the insulating layer has a series of patterned through-hole structures; and a metal layer formed on a surface of the insulating layer, wherein the part of the metal layer is in contact with the transparent conductive layer by means of a part of the through-hole structures, and the other part of the metal layer is in contact with the light-emitting epitaxial structure by means of a part of the through-hole structures.

Inventors:
LIU XIAOLIANG (CN)
HE ANHE (CN)
PENG KANGWEI (CN)
LIN SUHUI (CN)
HONG LINGYUAN (CN)
CHANG CHIA-HUNG (CN)
Application Number:
PCT/CN2018/082195
Publication Date:
October 17, 2019
Filing Date:
April 08, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
XIAMEN SANAN OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY CO LTD (CN)
International Classes:
H01L33/38; H01L33/00
Foreign References:
CN103515504A2014-01-15
CN104882523A2015-09-02
US20140231849A12014-08-21
US20150179873A12015-06-25
Download PDF:
Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种发光二极管芯片结构, 其特征在于, 包括:

衬底;

发光外延结构, 位于所述衬底上, 包括依次层叠的第一导电型半导体 层、 量子阱层以及第二导电型半导体层;

电流扩展层, 形成于所述发光外延结构的部分表面;

绝缘层, 包裹所述电流扩展层的侧壁, 所述绝缘层具有一系列图案化 通孔结构;

金属层, 形成于所述绝缘层表面, 所述一部分金属层通过部分通孔结 构与所述电流扩展层接触, 另一部分金属层通过部分通孔结构与所述 发光外延结构接触。

[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 绝缘层的图案化通孔结构包括位于所述电流扩展层之上的第一通孔结 构和位于发光外延结构之上的第二通孔结构。

[权利要求 3] 根据权利要求 2所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 第一通孔结构为阵列式, 所述第二通孔结构为环状或带状。

[权利要求 4] 根据权利要求 2所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比介于 5: 1~50: 1。

[权利要求 5] 根据权利要求 2所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 第一通孔结构横截面面积总和占所述发光二极管芯片结构的横截面面 积的 3%~50%。

[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 绝缘层覆盖于所述发光外延结构的侧壁。

[权利要求 7] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 绝缘层包括低折射率的材料层。

[权利要求 8] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 绝缘层包括分布布拉格反射层。

[权利要求 9] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 金属层为多层结构。

[权利要求 10] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 金属层包括金属反射层和金属阻挡层。

[权利要求 11] 根据权利要求 1所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 还包 括: 局部缺陷区, 位于部分所述第二导电型半导体层上, 且向下延伸 至所述第一导电型半导体层形成台面结构, 所述台面结构露出有发光 外延结构侧壁。

[权利要求 12] 根据权利要求 11所述的一种发光二极管芯片结构, 其特征在于: 所述 第一电极, 形成于所述局部缺陷区; 所述第二电极, 形成于所述金属 层上。

[权利要求 13] 一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征在于, 包括工艺步骤:

( 1) 提供一衬底, 于所述衬底上形成发光外延结构, 所述发光外延 结构包括依次层叠的第一导电型半导体层、 量子阱层以及第二导电型 半导体层;

(2) 于所述发光外延结构形成台面结构, 所述台面结构露出有发光 外延结构侧壁;

(3) 于所述发光外延结构的部分表面形成电流扩展层;

(4) 形成绝缘层, 包裹所述电流扩展层的侧壁, 所述绝缘层具有一 系列图案化通孔结构;

(5) 于所述具有图案化通孔结构的绝缘层表面形成金属层, 所述一 部分金属层通过部分通孔结构与所述电流扩展层接触, 另一部分金属 层通过部分通孔结构与所述发光外延结构接触。

[权利要求 14] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述步骤 (4) 的绝缘层的图案化通孔结构包括: 位于所述电 流扩展层之上的第一通孔结构和位于发光外延结构之上的第二通孔结 构。

[权利要求 15] 根据权利要求 14所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述第一通孔结构为阵列式, 所述第二通孔结构为环状或带状 [权利要求 16] 根据权利要求 14所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比介于 5: 1-50: 1

[权利要求 17] 根据权利要求 14所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述第一通孔结构横截面面积总和占所述发光二极管芯片结构 的横截面面积的 3%~50%。

[权利要求 18] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述步骤 (4) 的绝缘层还覆盖于所述发光外延结构的侧壁。

[权利要求 19] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述绝缘层包括低折射率的材料层。

[权利要求 20] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述绝缘层包括分布布拉格反射层。

[权利要求 21] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述金属层为多层结构。

[权利要求 22] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述金属层包括金属反射层和金属阻挡层。

[权利要求 23] 根据权利要求 13所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 所述步骤 (2) 包括: 于所述发光外延结构中刻蚀出局部缺陷 区, 形成台面结构。

[权利要求 24] 根据权利要求 23所述的一种发光二极管芯片结构的制作方法, 其特征 在于: 还包括步骤 (6) : 于所述局部缺陷区制作第一电极; 以及于 所述金属层上制作第二电极。

Description:
一种发光二极管芯片结构及其制作方法 技术领域

[0001] 本发明属于半导体照明领域, 特别是涉及一种发光二极管芯片结构及其制作 方 法。

背景技术

[0002] 半导体照明作为新型高效固体光源, 具有寿命长、 节能、 环保、 安全等显著优 点, 将成为人类照明史上继白炽灯、 光灯之后的又一次飞跃, 其应用领域正在 迅速扩大, 正带动传统照明、 显示等行业的升级换代, 其经济效益和社会效益 巨大。 正因如此, 半导体照明被普遍看作是 21世纪最具发展前景的新兴产业之 也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一 。 发光二极管 (英文简称 LED ) 通常是由如 GaN (氮化镓) 、 GaAs (砷化镓) 、 GaP (磷化镓) 、 GaAsP (磷 砷化镓) 等半导体制成的, 其核心是具有发光特性的 PN结, 在正向电压下, 电 子由 N区注入 P区, 空穴由 P区注入 N区, 进入对方区域的少数载流子一部分与多 数载流子复合而发光。

[0003] 当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下, 节约能源是我们未来面临的重要 的问题, 在照明领域, 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, 可以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。

[0004] 现有的一种 LED芯片结构一般是在发光外延叠层上设置反射 层, 如采用具有高 低折射率差较大的分布布拉格反射层 (DBR) 或者具有较高反射率的金属 (如 A g) 作为反射层, 但 DBR具有一定的角度性, 且导热效果不理想, 而高反射金属 的反射率上限一般约为 95%, 反射率难以进一步提升, 不利于 LED芯片外部光萃 取, 从而导致芯片发光效率的提升得到制约。

发明概述

技术问题

问题的解决方案 技术解决方案

[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点, 本发明的目的在于: 提供一种发光二极管芯片 结构及其制作方法, 用于解决现有技术中发光二极管芯片外部光萃 取较低而导 致发光效率降低的问题。

[0006] 为实现上述目的及其他相关目的, 本发明提供一种发光二极管芯片结构, 其特 征在于: 包括: 衬底; 发光外延结构, 位于所述衬底上, 包括依次层叠的第一 导电型半导体层、 量子阱层以及第二导电型半导体层; 电流扩展层, 形成于所 述发光外延结构的部分表面; 绝缘层, 包裹所述电流扩展层的侧壁, 所述绝缘 层具有一系列图案化通孔结构; 金属层, 形成于所述绝缘层表面, 所述一部分 金属层通过部分通孔结构与所述电流扩展层接 触, 另一部分金属层通过部分通 孔结构与所述发光外延结构接触。

[0007] 优选地, 还包括局部缺陷区, 位于部分所述第二导电型半导体层上, 且向下延 伸至所述第一导电型半导体层形成台面结构, 所述台面结构露出有发光外延结 构侧壁。

[0008] 优选地, 第一电极, 形成于所述局部缺陷区; 以及第二电极, 形成于所述金属 层上。

[0009] 优选地, 所述绝缘层的图案化通孔结构包括位于所述电 流扩展层之上的第一通 孔结构和位于发光外延结构之上的第二通孔结 构。

[0010] 进一步地, 所述第一通孔结构为阵列式, 所述第二通孔结构为环状或带状。

[0011] 优选地, 所述第一、 第二通孔结构的尺寸介于 l~5(Vm, 优选介于 l~2(Vm。

[0012] 优选地, 所述第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比 介于 5: 1~50: 1 , 更优 选第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比介 于 10: 1~30: 1。

[0013] 优选地, 第一通孔结构横截面面积总和占所述发光二极 管芯片结构的横截面面 积比值的 3%~50%, 更优选第一通孔结构横截面面积总和占所述发 光二极管芯片 结构的横截面面积比值的 5%~20%。

[0014] 优选地, 所述绝缘层覆盖于所述发光外延结构的侧壁。

[0015] 优选地, 所述绝缘层包括低折射率的材料层。

[0016] 优选地, 所述绝缘层包括分布布拉格反射层。 [0017] 优选地, 所述金属层为多层结构。

[0018] 优选地, 所述金属层包括金属反射层和金属阻挡层。

[0019] 本发明还提供一种发光二极管芯片结构的制作 方法, 包括: 以下工艺步骤: ( 1) 提供一衬底, 于所述衬底上形成发光外延结构, 所述发光外延结构包括依次 层叠的第一导电型半导体层、 量子阱层以及第二导电型半导体层; (2) 于所述 发光外延结构形成台面结构, 所述台面结构露出有发光外延结构侧壁; (3) 于 所述发光外延结构的部分表面形成电流扩展层 ; (4) 形成绝缘层, 包裹所述电 流扩展层的侧壁, 所述绝缘层具有一系列图案化通孔结构; (5) 于所述具有图 案化通孔结构的绝缘层表面形成金属层, 所述一部分金属层通过部分通孔结构 与所述电流扩展层接触, 另一部分金属层通过部分通孔结构与所述发光 外延结 构接触。

[0020] 优选地, 所述步骤 (2) 包括: 于所述发光外延结构中刻蚀出局部缺陷区, 形 成台面结构;

[0021] 优选地, 所述步骤 (4) 的绝缘层的图案化通孔结构包括: 位于所述电流扩展 层之上的第一通孔结构和位于发光外延结构之 上的第二通孔结构。

[0022] 进一步地, 所述第一通孔结构为阵列式, 所述第二通孔结构为环状或带状。

[0023] 优选地, 所述第一、 第二通孔结构的尺寸介于 l~5(Vm, 优选介于 l~2(Vm。

[0024] 优选地, 所述第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比 介于 5: 1~50: 1 , 更优 选第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比介 于 10: 1~30: 1。

[0025] 优选地, 第一通孔结构横截面面积总和占所述发光二极 管芯片结构的横截面面 积比值的 3%~50%, 更优选第一通孔结构横截面面积总和占所述发 光二极管芯片 结构的横截面面积比值的 5%~20%。

[0026] 优选地, 所述步骤 (4) 的绝缘层还覆盖于所述发光外延结构的侧壁。

[0027] 优选地, 所述绝缘层包括低折射率的材料层。

[0028] 优选地, 所述绝缘层包括分布布拉格反射层。

[0029] 优选地, 所述金属层为多层结构。

[0030] 优选地, 所述金属层包括金属反射层和金属阻挡层。

[0031] 优选地, 还包括步骤 (6) : 于所述局部缺陷区制作第一电极; 以及于所述金 属层上制作第二电极。

发明的有益效果

有益效果

[0032] 如上所述, 本发明的发光二极管芯片结构及其制作方法, 包括以下有益效果: [0033] (1) 通过电流扩展层、 绝缘层 (如低折射率) 、 金属反射层形成全方位反射 层 (ODR) 结构, 其反射效果优于常规的金属反射层或分布布拉 格反射层结构 , 增强发光二极管芯片外部光萃取几率, 提高 LED器件的亮度;

[0034] (2) 通过对绝缘层形成具有图案化的第一通孔结构 , 使金属层与电流扩展层 连通, 从而维持 LED器件的电压 (VF) 不上升;

[0035] (3) 通过对绝缘层形成具有图案化的第二通孔结构 , 使得金属层与发光外延 结构 (如 P-GaN层) 直接接触, 从而改善金属层 (如金属反射层) 与绝缘层粘附 性不佳问题, 增强 LED器件的可靠性。

对附图的简要说明

附图说明

[0036] 图 1~图10显示为本发明的发光二极管芯片结构的 作方法各步骤所呈现的结构 示意图, 其中, 图 4显示为图 5 (LED芯片单元俯视图) 沿 A-A方向的剖视图, 图 8显示为图 7的虚线框局部放大结构示意图, 图 10显示为本发明的发光二极管芯 片结构示意图。

[0037] 元件标号说明:

[0038] 101衬底; 1021局部缺陷区; 102第一导电型半导体层; 103量子阱层; 104第二 导电型半导体层; 105电流扩展层; 106绝缘层; 1061第一通孔结构; 1062第二 通孔结构; 107金属层; 1071金属反射层; 1072金属保护层; 108第二绝缘层; 1 081第二绝缘层的第一通孔结构; 1082第二绝缘层的第二通孔结构; 109第一电 极; 110第二电极

发明实施例

本发明的实施方式

[0039] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方 式, 本领域技术人员可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点 与功效。 本发明还可以通过另外 不同的具体实施方式加以实施或应用, 本说明书中的各项细节也可以基于不同 观点与应用, 在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改 变。

[0040] 请参阅图 1~图10。 需要说明的是, 本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想, 遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按 照实际实施 时的组件数目、 形状及尺寸绘制, 其实际实施时各组件的型态、 数量及比例可 为一种随意的改变, 且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0041] 如图 1~图10所示, 本实施例提供一种发光二极管芯片结构的制作 方法, 所述制 作方法包括以下步骤:

[0042] 如图 1所示, 首先进行工艺步骤 (1) , 提供一衬底 101, 于所述衬底 101上形成 发光外延结构, 所述外延结构包括依次层叠的第一导电型半导 体层 102、 量子阱 层 103以及第二导电型半导体层 104。

[0043] 所述衬底 101包括平面型蓝宝石衬底、 图形蓝宝石衬底、 硅衬底、 碳化硅衬底 、 氮化镓衬底、 砷化镓衬底等。 在本实施例中, 所述衬底选用为图形蓝宝石衬 底。

[0044] 作为示例, 采用 MOCVD工艺于所述衬底 101上形成外延结构, 所述外延结构可 以包含缓冲层 (图中未示出) 、 第一导电型半导体层 102、 量子阱层 103以及第

层 102可以为 N型 GaN层, 所述量子阱层 103可以为 GaN基量子阱层, 所述第二导 电型半导体层 104可以为 P型 GaN层。 当然, 也可以依据实际需求选择其它种类的 外延结构, 并不限于此处所列举的示例。

[0045] 如图 2所示, 然后进行工艺步骤 (2) , 于所述外延结构中从上至下, 刻蚀出若 干个数量的局部缺陷区 1021, 形成台面结构, 所述台面结构露出有所述外延结 构侧壁, 具体地, 所述台面结构显露有第一导电型半导体层 102台面以及第一导 电型半导体层 102、 量子阱层 103及第二导电型半导体层 104的侧壁。

[0046] 例如, 可以采用 ICP刻蚀或 RIE刻蚀工艺, 于所述外延结构中刻蚀出台面结构, 使得所述台面结构显露有第一导电型半导体层 102台面以及第一导电型半导体层 102、 量子阱层 103及第二导电型半导体层 104的侧壁, 所述第一导电型半导体层 台面用以于后续第一电极的电连接。 局部缺陷区 1021的数量至少一个, 也可以 根据 LED芯片的结构、 用途、 面积大小等进行增加, 从而使得局部缺陷区的数量 与后续制作的第二通孔结构的数量相当。 需要特别说明的是, 当 LED结构为垂直 结构时, 也可以不需要制作局部缺陷区, 而将第一电极制作于第一导电型半导 体层 102或是衬底 101的背面。

[0047] 如图 3所示, 接着进行工艺步骤 (3) , 于所述发光外延结构的部分表面上形成 电流扩展层 105。

[0048] 例如, 所述电流扩展层 105可以为采用蒸镀或溅镀工艺以形成的 ITO透明导电层 , 也可以选用其它材料, 如 ZnO、 石墨烯等, 并通过熔合使电流扩展层其与发光 外延结构的 P-GaN层形成欧姆接触。 工艺步骤 (4) 制作的电流扩展层还包括通 过黄光、 蚀刻工艺蚀刻部分电流扩展层, 使得位于所述发光外延层表面上的电 流扩展层“内缩”, 便于后续的绝缘层披覆于该电流扩展层的侧壁 。

[0049] 如图 4和 5所示, 接着进行工艺步骤 (4) , 于上述结构上制作绝缘层 106, 包裹 所述电流扩展层 105的侧壁以及覆盖于所述相邻的发光外延结构 的侧壁, 其中包 裹所述电流扩展层 105的侧壁的绝缘层 106主要用于与电流扩展层、 后续制作的 金属层构成全方位反射层 (ODR) 结构, 覆盖于所述相邻的发光外延结构的侧 壁的绝缘层 106主要作为电绝缘的作用; 进一步地, 所述绝缘层具有一系列图案 化通孔结构。

[0050] 例如, 可以采用化学气相沉积工艺, 于所述外延结构的部分表面形成绝缘层 10 6 , 所述绝缘层 106可以为低折射率材料, 如二氧化硅层、 氟化镁等, 也可以为 高折射率材料, 如二氧化钛等, 或绝缘层也可以是包括高、 低折射率材料的分 布布拉格反射层 (DBR) , 且并不限于此处所列举的示例。 所述图案化通孔结 构, 优选采用刻蚀工艺形成。 如绝缘层选用 SiO ^ft折射率材料, 藉由低折射率 材料绝缘层与 ITO透明导电层的折射率差, 可以增强光的出射。

[0051] 作为示例, 所述图案化通孔结构包括: 位于所述电流扩展层之上的第一通孔结 构 1061以及位于发光外延结构之上的第二通孔结 1062。 进一步地, 所述第一 通孔结构为阵列式, 所述第二通孔结构为环状或带状, 本实施例优选为闭合环 状。 所述第一、 第二通孔结构的尺寸介于 1~50—, 优选介于 1~20—。 所述第一 通孔结构与第二通孔结构的数量之比介于 5 : 1~50: 1, 优选第一通孔结构与第 二通孔结构的数量之比介于 10: 1~30: 1。 一般来说, 第二通孔的数量与局部缺 陷区的数量相当, 形状相似。 所述第一通孔结构横截面面积总和占所述发光 二 极管芯片结构 (LED芯片单元) 的横截面面积比值 K的 3%~50%, 优选 5%~20%

, 更优选 10%, 如果 K值太低, 则金属层与电流扩展层通过第一通孔接触的面 积 太小, 不利于控制电压 (VF) , 而如果 K值太高, 则会影响电流扩展层、 绝缘 层 (如低折射率) 、 金属反射层形成全方位反射层 (ODR) 结构的反射效果。

[0052] 如图 6~图8所示, 然后进行工艺步骤 (5) , 于所述具有图案化通孔结构的绝缘 层表面形成金属层, 所述一部分金属层通过第一通孔结构 1061与所述电流扩展 层 105接触, 另一部分金属层通过第二通孔结构 1061与所述发光外延结构接触, 从而改善金属层 107与绝缘层粘附性不佳问题, 增强 LED器件的可靠性。

[0053] 例如, 可以采用蒸镀或者溅镀工艺, 于所述具有图案化通孔结构的绝缘层表面 形成金属层 107, 所述金属层可以包括多层结构, 如金属反射层 1071、 金属保护 层 1072等, 并不限于此处所列举的示例。

[0054] 作为示例, 当金属反射层选用 A1或 Ag高反射金属, 作为反射镜 (mirror) 时, 金属保护层 (Barrier) 选用 TiW、 Cr、 Pt、 Ti等, 金属保护层 1071可以是完全包 裹金属反射层 1071, 用于保护金属反射层。

[0055] 如图 9和 10所示, 接着进行工艺步骤 (6) , 于所述局部缺陷区制作第一电极 10 9; 以及于所述金属层上制作第二电极 110。 在制作所述第一、 第二电极之前, 可选地, 在步骤 (4) 制得的结构上形成第二绝缘层 108。

[0056] 作为示例, 可以采用化学气相沉积工艺, 形成第二绝缘层 108 , 所述第二绝缘 层 108可以为低折射率材料, 如二氧化硅层、 氟化镁等, 也可以为高折射率材料 , 如二氧化钛等, 或绝缘层也可以是分布布拉格反射层 (DBR) , 且并不限于 此处所列举的示例。

[0057] 采用光刻工艺及刻蚀工艺于所述第二绝缘层 108中形成第二绝缘层的第一通孔 结构 1081和第二绝缘层的第二通孔结构 1082。 其中第一通孔结构 1081作为第一 电极的预留窗口, 第二通孔结构 1082作为第二电极的预留窗口。

[0058] 如图 10所示, 接着于所述第一电极的预留窗口中形成第一电 极 109, 所述第一 电极选用 N电极, 以实现 N电极与 N型 GaN层电性连接; 于所述第二电极的预留 窗口中形成第二电极 110, 所述第二电极选用 P电极, 以实现 P电极与金属层、 电 流扩展层、 P型 GaN层电性连接。

[0059] 最后, 减薄所述衬底 101并进行切割以获得独立的发光二极管芯片。

[0060] 如图 10所示, 本实施例还提供一种发光二极管芯片结构, 所述发光二极管芯片 结构包括: 衬底 101、 发光外延结构、 局部缺陷区 1021、 电流扩展层 105、 具有 通孔结构的绝缘层 106、 金属层 107、 第二绝缘层 108、 第一电极 109以及第二电 极 110。

[0061] 如图 10所示, 所述衬底 101包括平面型蓝宝石衬底、 图形蓝宝石衬底、 硅衬底

、 碳化硅衬底、 氮化镓衬底、 砷化镓衬底等。 在本实施例中, 所述衬底 101选用 为图形蓝宝石衬底。

[0062] 如图 10所示, 所述发光外延结构位于所述衬底 101上, 包括依次层叠的第一导 电型半导体层 102、 量子阱层 103以及第二导电型半导体层 104。

[0063] 例如, 所述第一导电型半导体层 102可以为 N型 GaN层, 所述量子阱层 103可以 为 GaN基量子阱层 103, 所述第二导电型半导体层 104可以为 P型 GaN层。 当然, 也可以依据实际需求选择其它种类的外延结构 , 并不限于此处所列举的示例。

[0064] 如图 10所示, 所述若干个局部缺陷区 1021位于部分所述第二导电型半导体层 10 4上, 且向下延伸至所述第一导电型半导体层 102形成台面结构, 所述台面结构 露出有所述外延结构侧壁, 具体地, 所述台面结构显露有第一导电型半导体层 1 02台面以及第一导电型半导体层 102、 量子阱层 103及第二导电型半导体层 104的 侧壁。

[0065] 如图 10所示, 所述电流扩展层 105形成于所述发光外延结构的部分表面上, 并 与部分的所述发光外延结构表面接合。

[0066] 例如, 所述电流扩展层 105可以选用 ITO透明导电层, 也可以选用其它材料, 如 ZnO、 石墨烯等。 结构上, 优选位于所述发光外延层表面上的电流扩展层 “内缩”

, 便于后续的绝缘层披覆于该电流扩展层的侧壁 。

[0067] 如图 10所示, 所述绝缘层 106, 包裹所述电流扩展层 105的侧壁以及覆盖于所述 相邻的发光外延结构的侧壁, 其中包裹所述电流扩展层 105的侧壁的绝缘层 106 主要用于与电流扩展层、 金属层构成全方位反射层 (ODR) 结构, 覆盖于所述 相邻的发光外延结构的侧壁的绝缘层 106主要作为电绝缘的作用; 进一步地, 所 述绝缘层具有一系列图案化通孔结构。

[0068] 例如, 于所述外延结构的部分表面形成具有图案化通 孔结构的绝缘层 106, 所 述绝缘层 106可以为低折射率材料, 如二氧化硅层、 氟化镁等, 也可以为高折射 率材料, 如二氧化钛等, 或绝缘层也可以是包括高、 低折射率材料的分布布拉 格反射层 (DBR) , 且并不限于此处所列举的示例。 作为示例, 所述图案化通 孔结构包括: 位于所述电流扩展层之上的第一通孔结构 1061以及位于发光外延 结构之上的第二通孔结构 1062。 进一步地, 所述第一通孔结构为阵列式, 所述 第二通孔结构为环状或带状, 本实施例优选为闭合环状。 所述第一、 第二通孔 结构的尺寸介于 l~5(Vm, 优选介于 l~2(Vm。 所述第一通孔结构与第二通孔结构 的数量之比介于 5: 1~50: 1 , 优选第一通孔结构与第二通孔结构的数量之比 介 于 10: 1~30: 1。 一般来说, 第二通孔的数量与局部缺陷区的数量相当, 形状相 似。 所述第一通孔结构横截面面积总和占所述发光 二极管芯片结构 (LED芯片单 元) 的横截面面积比值 K的 3%~50%, 优选 5%~20%, 更优选 10%, 如果 K值太低 , 则金属层与电流扩展层通过第一通孔接触的面 积太小, 不利于控制电压 (VF ) , 而如果 K值太高, 则会影响电流扩展层、 绝缘层 (如低折射率) 、 金属反射 层形成全方位反射层 (ODR) 结构的反射效果。

[0069] 如图 10所示, 所述金属层 107, 形成于所述绝缘层 106表面, 所述一部分金属层 第一通孔结构 1061与所述电流扩展层 105接触, 另一部分金属层通过第二通孔结 构 10 61与所述发光外延结构接触, 从而改善金属层 107与绝缘层粘附性不佳问题 , 增强 LED器件的可靠性。

[0070] 例如, 所述金属层 107可以包括多层结构, 如金属反射层 1071、 金属保护层 107 2等, 并不限于此处所列举的示例。 作为示例, 当金属反射层选用 A1或 Ag高反射 金属, 作为反射镜 (mirror) 时, 金属保护层 (Barrier) 选用 TiW合金等, 金属 保护层 1071可以是完全包裹金属反射层 1071, 用于保护金属反射层。

[0071] 如图 10所示, 第二绝缘层 108, 形成于金属层 107、 局部缺陷区 1021上, 并于第 二绝缘层 108中形成第二绝缘层的第一通孔结构 1081和第二绝缘层的第二通孔结 构 1082。 其中第一通孔结构 1081作为第一电极的预留窗口, 第二通孔结构 1082 作为第二电极的预留窗口。 第一电极 109形成于所述第一电极的预留窗口中, 所 述第一电极选用 N电极, 以实现 N电极与 N型 GaN层电性连接; 第二电极 110形成 于所述第二电极的预留窗口中, 所述第二电极选用 P电极, 以实现 P电极与金属 层、 电流扩展层、 P型 GaN层电性连接。

[0072] 作为示例, 所述第二绝缘层 108可以为低折射率材料, 如二氧化硅层、 氟化镁 等, 也可以为高折射率材料, 如二氧化钛等, 或绝缘层也可以是分布布拉格反 射层 (DBR) , 且并不限于此处所列举的示例。

[0073] 需要说明的是, 根据需要, 也可以在制作完第一、 第二电极之后, 再于第一、 第二电极之上形成第三绝缘层 (图中未示出) , 并形成通孔结构, 作为电极窗 口, 最后于电极窗口中形成第三、 第四电极。

[0074] 本实施例通过电流扩展层、 低折射率绝缘层、 金属反射层形成全方位反射层 ( ODR) 结构, 其反射效果优于常规的金属反射层或分布布拉 格反射层结构, 增 强发光二极管芯片外部光萃取几率, 提高 LED器件的亮度; 通过对绝缘层形成具 有图案化的第一通孔结构, 使金属层与电流扩展层连通, 从而维持 LED器件的电 压 (VF) 不上升; 通过对绝缘层形成具有图案化的第二通孔结构 , 使得金属层 与发光外延结构 (如 P-GaN层) 直接接触, 从而改善金属层 (如金属反射层) 与 绝缘层粘附性不佳问题, 增强 LED器件的可靠性。

[0075] 如上所述, 本发明的发光二极管芯片结构及其制作方法, 具有以下有益效果:

[0076] 本发明通过电流扩展层、 低折射率绝缘层、 金属反射层形成全方位反射层 (0 DR) 结构, 其反射效果优于常规的金属反射层或分布布拉 格反射层结构, 增强 发光二极管芯片外部光萃取几率, 提高 LED器件的亮度; 通过对绝缘层形成具有 图案化的第一通孔结构, 使金属层与电流扩展层连通, 从而维持 LED器件的电压 (VF) 不上升; 通过对绝缘层形成具有图案化的第二通孔结构 , 使得金属层与 发光外延结构 (如 P-GaN层) 直接接触, 从而改善金属层 (如金属反射层) 与绝 缘层粘附性不佳问题, 增强 LED器件的可靠性。 所以, 本发明有效克服了现有技 术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0077] 本发明提供的发光二极管芯片结构及其制作方 法, 适用于制作倒装结构 LED器 件, 亦适用于制作垂直结构或者薄膜结构或者高压 结构 LED器件。 本发明不仅适 用于制作可见光 LED, 也适用于制作 UV-LED等。

[0078] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功 效, 而非用于限制本发明。 任何 熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神 及范畴下, 对上述实施例进行修 饰或改变。 因此, 举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离 本发明所揭示 的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或 改变, 仍应由本发明的权利要求 所涵盖。