一种led芯片及其制作方法
技术领域
1.本发明涉及led芯片领域，尤其涉及一种led芯片及其制作方法。
背景技术：
2.随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用也越来越广泛，人们越来越关注led在照明市场的发展前景。led芯片，作为led灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的n型电极和p型电极。所述外延片包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述n型半导体层和p型半导体层之间的有源层，当有电流通过led芯片时，p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得led芯片发光。
3.目前常规的正装显示屏用的芯片结构，通常以四道光刻或五道光刻完成制备，具体包括：mesa平台、电流阻挡层、透明导电层、电极以及钝化层的制备。其中，四道光刻所制备的led芯片结构如图1所示，在衬底表面依次设有第一型半导体层、有源区、第二型半导体层、透明导电层、电极以及钝化层；五道光刻所制备的led芯片结构如图2所示，在衬底表面依次设有第一型半导体层、有源区、第二型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、电极以及钝化层。
4.然而，常规四道光刻工艺所制备的led芯片，由于其无电流阻挡层，因此从第二电极注入的电流集中在第二电极的正下方而造成的电流拥挤效应，致使该led芯片的发光效率低。而常规五道光刻工艺所制备的led芯片，相对四道光刻工艺所制备的led芯片，虽然解决了发光效率低的问题，但由于其多了电流阻挡层的沉积、光刻及相应的清洗工序，其芯片制作成本高。
5.有鉴于此，本发明人专门设计了一种led芯片及其制作方法，本案由此产生。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于提供一种led芯片及其制作方法，以解决现有技术中led芯片的发光效率高和制作成本低两者无法同时兼容的技术问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
8.一种led芯片，包括衬底及设置于所述衬底表面且通过沟槽相互隔离的若干个led发光单元，所述led发光单元包括：
9.设置于所述衬底表面的外延叠层；所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；且所述外延叠层的局部区域蚀刻至至少部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
10.透明导电层，其层叠于所述台面且具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；
11.电流阻挡层，其通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面；
12.钝化层，其形成于所述透明导电层背离所述外延叠层的一侧表面，且所述钝化层
与所述电流阻挡层通过第二接触孔间隔设置；其中，所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；
13.第一电极，其设置于所述第一接触孔与所述第一型半导体层连接；
14.第二电极，其通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。
15.优选地，所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1。
16.优选地，所述钝化层和所述电流阻挡层通过对透明介质层光刻而同步形成。
17.优选地，所述透明介质层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氟化镁中的一种或多种。
18.优选地，所述第二电极具有金属反射层。
19.优选地，所述第二电极的底层为所述金属反射层。
20.优选地，所述金属反射层包括ag、ni、al、rh、pd、ir、ru、mg、zn、pt以及au中的一种或多种。
21.优选地，所述钝化层以被保持在所述沟槽侧壁的方式层叠于所述衬底，并延伸至所述透明导电层的表面。
22.优选地，所述透明导电层包括金属薄膜或金属氧化物层。
23.优选地，所述金属薄膜包括金、银、铂、铜、铝、铬以及钯中的一种或多种。
24.优选地，所述金属氧化物层包括氧化铟、氧化铟锡、氧化锆、氧化镉、氮化钛中的一种或多种。
25.本发明还提供了一种led芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
26.s01、提供一衬底；
27.s02、生长外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
28.s03、通过深蚀刻所述外延叠层至裸露所述衬底表面，形成通过沟槽相互独立的若干个外延叠层单元；
29.s04、蚀刻各所述外延叠层单元，使部分所述第一型半导体层裸露，从而形成凹槽及台面，所述凹槽与台面相对设置；
30.s05、在所述台面制作透明导电层，其中，所述透明导电层具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；
31.s06、沉积透明介质层，所述透明介质层覆盖各所述外延叠层单元的裸露面，且通过嵌入所述通孔的方式形成于所述透明导电层的表面；
32.s07、在所述透明介质层的表面涂覆光刻胶，并通过掩膜、蚀刻工艺，同步形成通过第二接触孔间隔设置的钝化层和电流阻挡层；
33.其中，通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面的透明介质层定义为所述电流阻挡层；其余区域的透明介质层定义为所述钝化层，且所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；
34.s08、制作第一电极和第二电极，最终获得若干个led发光单元；
35.所述第一电极，其设置于所述第一接触孔与所述第一型半导体层连接；
36.所述第二电极，其通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延
伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。
37.优选地，所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1。
38.优选地，所述第二电极具有金属反射层。
39.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，通过设置：所述外延叠层的局部区域蚀刻至至少部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面，所述透明导电层层叠于所述台面且具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；所述电流阻挡层通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面；所述钝化层形成于所述透明导电层背离所述外延叠层的一侧表面，且所述钝化层与所述电流阻挡层通过第二接触孔间隔设置；其中，所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；所述第二电极通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。基于此，通过所述第二电极(金属反射)、钝化层(介质层)、第二接触孔、电流阻挡层(介质层)以及透明导电层(导电层)的相互结构关系形成odr结构，光线在所述复合区域可形成全反射，从而使第二电极对应复合区域的光线被反射后从led芯片的上表面取出，藉以有效地提升光提取效率；同时，在所述第二电极的正下方设有所述电流阻挡层，可很好地防止led芯片从第二电极(p型电极)注入的电流集中在电极正下方而造成的电流拥挤现象。
40.其次，通过设置：所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1；从而在确保电极与ito的接触面积以减小接触电阻的同时，确保复合区域面积的大小以提高odr反射效果。
41.然后，基于本发明所述的led芯片的结构设计，其钝化层和电流阻挡层可通过对透明介质层光刻而同步形成，从而减少沉积、光刻及相应的清洗工序，大大降低了芯片制作成本。
42.本发明提供的led芯片的制作方法，在实现上述led芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单、便捷，节约了成本，便于生产化。
附图说明
43.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。
44.图1为现有技术中四道光刻所制备的led芯片的结构示意图；
45.图2为现有技术中五道光刻所制备的led芯片的结构示意图；
46.图3为本发明实施例所提供的led芯片的结构示意图；
47.图4.1至图4.8为本发明实施例所提供的led芯片的制作方法步骤所对应的结构示意图；
48.图中符号说明：
49.1、衬底；
50.2、第一型半导体层；
51.3、有源区；
52.4、第二型半导体层；
53.5、透明导电层；
54.6、钝化层，61、第一接触孔，62、第二接触孔；
55.7、电流阻挡层；
56.8、第二电极；
57.9、第一电极；
58.10、凹槽；
59.11、台面；
60.12、通孔；
61.13、透明介质层。
具体实施方式
62.为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。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。
63.一种led芯片，包括衬底及设置于所述衬底表面且通过沟槽相互隔离的若干个led发光单元，所述led发光单元包括：
64.衬底及设置于所述衬底表面的外延叠层；所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；且所述外延叠层的局部区域蚀刻至至少部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
65.透明导电层，其层叠于所述台面且具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；
66.电流阻挡层，其通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面；
67.钝化层，其形成于所述透明导电层背离所述外延叠层的一侧表面，且所述钝化层与所述电流阻挡层通过第二接触孔间隔设置；其中，所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；第一电极，其设置于所述第一接触孔与所述第一型半导体层连接；
68.第二电极，其通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。
69.需要说明的是，衬底的类型在本实施例的led芯片中不受限制，例如，衬底可以是但不限于蓝宝石衬底、硅衬底等。另外，外延叠层的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层的类型在本实施例的led芯片中也可以不受限制。在本发明的实施例中，第一型半导体层可以是n型半导体层，相应地，第二型半导体层可以是p型半导体层；例如，第一型半导体层可以是但不限于n型氮化镓层，相应地，第二型半导体层可以是但不限于p型氮化镓层。
70.需要说明的是，在本技术实施例中，为了凸显本技术的技术特征，图中仅仅示意了2个外延叠层单元，在实际的产品应用时，可包含成千上万个外延叠层单元，具体视led芯片产品的应用情况而定，本技术对此不作限定。
71.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1。
72.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述钝化层和所述电流阻挡层通过对透明介质层光刻而同步形成，具体可参考本实施例所提供的led芯片的制作方法中的相关步骤。
73.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述透明介质层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氟化镁中的一种或多种。
74.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述第二电极具有金属反射层。
75.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述第二电极的底层为所述金属反射层。
76.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述金属反射层包括ag、ni、al、rh、pd、ir、ru、mg、zn、pt以及au中的一种或多种。
77.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述钝化层以被保持在所述沟槽侧壁的方式层叠于所述衬底，并延伸至所述透明导电层的表面。
78.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述透明导电层包括金属薄膜或金属氧化物层。
79.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述金属薄膜包括金、银、铂、铜、铝、铬以及钯中的一种或多种。
80.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述金属氧化物层包括氧化铟、氧化铟锡、氧化锆、氧化镉、氮化钛中的一种或多种。
81.本发明实施例还提供了一种led芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
82.s01、提供一衬底；
83.需要说明的是，衬底的类型在本实施例的led芯片中不受限制，例如，衬底可以是但不限于蓝宝石衬底、硅衬底1。
84.s02、生长外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
85.需要说明的是，在本发明的实施例中，第一型半导体层可以是n型半导体层，相应地，第二型半导体层可以是p型半导体层；例如，第一型半导体层可以是但不限于n型氮化镓层，相应地，第二型半导体层可以是但不限于p型氮化镓层。
86.s03、通过深蚀刻所述外延叠层至裸露所述衬底表面，形成通过沟槽相互独立的若干个外延叠层单元；
87.在本技术的一个实施例中，对外延叠层的进行深蚀刻至裸露衬底表面，形成通过沟槽相互间隔排布的若干个外延叠层单元；包括：利用电感耦合等离子体(icp)工艺，刻蚀气体包括：cl2、ar和o2。但本技术对此并不做限定，具体视情况而定。
88.需要说明的是，在本技术实施例中，为了凸显本技术的技术特征，图中仅仅示意了1个外延叠层单元，在实际的产品应用时，可包含成千上万个外延叠层单元，具体视led芯片产品的应用情况而定，本技术对此不作限定。
89.s04、蚀刻各所述外延叠层单元，使部分所述第一型半导体层裸露，从而形成凹槽及台面，所述凹槽与台面相对设置；
90.在本技术的一个实施例中，对外延叠层的进行刻蚀形成凹槽及台面包括：利用电
感耦合等离子体(icp)工艺，刻蚀气体包括：cl2、ar和o2，但本技术对此并不做限定，具体视情况而定。
91.s05、在所述台面制作透明导电层，其中，所述透明导电层具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；
92.在本技术一个实施例中，所述透明导电层包括金属薄膜或金属氧化物层。
93.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述金属薄膜包括金、银、铂、铜、铝、铬以及钯中的一种或多种。
94.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述金属氧化物层包括氧化铟、氧化铟锡、氧化锆、氧化镉、氮化钛中的一种或多种。
95.s06、沉积透明介质层，所述透明介质层覆盖各所述外延叠层单元的裸露面，且通过嵌入所述通孔的方式形成于所述透明导电层的表面；
96.在本技术一个实施例中，所述透明介质层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝、氟化镁中的一种或多种。
97.s07、在所述透明介质层的表面涂覆光刻胶，并通过掩膜、蚀刻工艺，同步形成通过第二接触孔间隔设置的钝化层和电流阻挡层；
98.其中，通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面的透明介质层定义为所述电流阻挡层；其余区域的透明介质层定义为所述钝化层，且所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；
99.s08、制作第一电极和第二电极，最终获得若干个led发光单元；
100.所述第一电极，其设置于所述第一接触孔与所述第一型半导体层连接；
101.所述第二电极，其通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。
102.在本技术一个实施例中，所述第二电极具有金属反射层。
103.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述第二电极的底层为所述金属反射层。进一步地，所述金属反射层包括ag、ni、al、rh、pd、ir、ru、mg、zn、pt以及au中的一种或多种。
104.在上述实施例的基础上，在本技术一个实施例中，所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1。
105.经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，通过设置：所述外延叠层的局部区域蚀刻至至少部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面，所述透明导电层层叠于所述台面且具有裸露部分所述第二型半导体层的通孔；所述电流阻挡层通过所述通孔延伸至所述透明导电层的表面；所述钝化层形成于所述透明导电层背离所述外延叠层的一侧表面，且所述钝化层与所述电流阻挡层通过第二接触孔间隔设置；其中，所述钝化层具有裸露所述凹槽部分表面的第一接触孔，所述第二接触孔裸露所述电流阻挡层外围的部分透明导电层；所述第二电极通过设置于所述第二接触孔的方式覆盖所述电流阻挡层，并延伸至所述钝化层的表面使其沿所述第一方向与所述透明导电层和钝化层具有复合区域。基于此，通过所述第二电极(金属反射)、钝化层(介质层)、第二接触孔、电流阻挡层(介质层)以及透明导电层(导电层)的相互结构关系形成odr结构，光线在所述复合区域可形成全反射，从而使第二电极对应复合区域的光线被反射后从led芯片的上表面取出，藉以有效地提升光提
取效率；同时，在所述第二电极的正下方设有所述电流阻挡层，可很好地防止led芯片从第二电极(p型电极)注入的电流集中在电极正下方而造成的电流拥挤现象。
106.其次，通过设置：所述复合区域的面积为s1，所述通孔的面积为s2，则0.5*s1≤s2≤3*s1；从而在确保电极与ito的接触面积以减小接触电阻的同时，确保复合区域面积的大小以提高odr反射效果。
107.然后，基于本发明所述的led芯片的结构设计，其钝化层和电流阻挡层可通过对透明介质层光刻而同步形成，从而减少沉积、光刻及相应的清洗工序，大大降低了芯片制作成本。
108.本发明提供的led芯片的制作方法，在实现上述led芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单、便捷，节约了成本，便于生产化。
109.本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
110.本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
111.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。
112.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技术。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技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术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。