[发明专利]氮化镓基发光二极管芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管芯片及其制作方法。

背景技术

氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)具有体积小、耐冲击性好、可靠度高、响应速度快、节能、绿色环保等优良特性，因而其应用将越来越广泛。但是，目前氮化镓基发光二极管的发光效率还比较低，因此在当前其应用还受到一定限制。

图1为氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图。如图1所示，该外延片的结构从下往上依次为：蓝宝石衬底1、N型氮化镓2、有源区3、及P型氮化镓4。由于蓝宝石衬底1是绝缘材料，因此无法将P电极和N电极制作在蓝宝石衬底1的上下两面，只能在同一面制作P电极和N电极。如图2、3所示，在P型氮化镓4上设置透明导电层5，在透明导电层5上制作P电极6。而为了制作N电极，现有技术是从P型氮化镓4的部分表面区域往下干蚀刻，以露出N型氮化镓2，然后在该露出的N型氮化镓2表面上制作N电极7。在蚀刻出需制作N电极7的区域时，同时也从P型氮化镓4的边缘往下干蚀刻，以形成切割道，如图3所示，该切割道形成在该露出的N型氮化镓2的边缘，用于在后期将已完成芯片制作的外延片分割成多个独立的芯片。在形成该切割道时，外延片边缘的有源区(即PN结)由于被蚀刻而损失，因而得不到有效的利用，从而降低了发光二极管芯片的发光效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种氮化镓基发光二极管芯片及其制作方法，以保留更多的PN结区域，从而提高发光二极管芯片的发光效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种氮化镓基发光二极管芯片，从下往上依次包括蓝宝石衬底、N型氮化镓、有源区、P型氮化镓、透明导电层，形成在透明导电层上的P电极，及形成在N型氮化镓外露的表面上的N电极，其中，P型氮化镓的边缘区域未被透明导电层覆盖，该未被透明导电层覆盖的边缘区域为切割道。

一种氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，依次包括以下步骤：

a)提供氮化镓基发光二极管外延片，外延片的结构从下往上依次为：蓝宝石衬底、N型氮化镓、有源区、及P型氮化镓，在所述外延片的P型氮化镓的表面定位出需蚀刻的区域，并且也规划出多个一体未分离的预制作芯片的晶粒；

b)从每个晶粒的P型氮化镓表面往下蚀刻步骤a)中所述的需蚀刻的区域，直至露出N型氮化镓；

c)在每个晶粒未被蚀刻的P型氮化镓的表面制作透明导电层，该透明导电层的表面积比P型氮化镓的表面积小，以露出P型氮化镓的边缘区域作为切割道；

d)在每个晶粒的透明导电层上制作P电极，并在每个晶粒的露出的N型氮化镓上制作N电极，以形成发光二极管芯片；

e)以未分离的芯片间的P型氮化镓的边缘区域为切割道将外延片切割成多个芯片，每个芯片包含有一对P电极和N电极。

较佳地，在步骤a)之前，对所述氮化镓基发光二极管外延片进行表面处理，使外延片表面洁净以提高外延片表面的附着力，并降低表面的电阻。

步骤a)中，定位出需蚀刻的区域的具体操作为：在P型氮化镓的表面生长保护掩膜层，在该保护掩膜层的表面涂布光刻胶，接着对光刻胶进行曝光，然后显影去除被曝光部分的光刻胶，从而露出其下方的保护掩膜，而裸露的保护掩膜即为晶粒需蚀刻的区域，最后湿蚀刻去除每个晶粒上裸露的保护掩膜。

较佳地，步骤d)中，P电极形成在透明导电层的边缘，可以使电流更好地扩散。

较佳地，步骤d)中，N电极制作在露出的N型氮化镓的中心区域。若N电极制作在露出的N型氮化镓的靠内侧，则由于间距过小，后续在N电极上进行焊线封装时由于打线偏移可能使N电极周围的PN结导通而造成漏电的隐患，若N电极制作在露出的N型氮化镓的靠外侧，则切割崩裂外延片时容易损伤N电极，进而影响其电性。

优选地，N电极每一侧边与其相邻的N型氮化镓的侧边之间的距离为8～30μm，若两者之间的距离过小，则N电极周围的PN结在后续焊线封装过程中发生漏电的可能性增大；若两者之间的距离过大，就意味着蚀刻了较多的有源区3，也就意味着损失了较多的光源，因而造成光源的浪费。

由以上技术方案可以看出，本发明不蚀刻晶粒的整个边缘区域以露出N型氮化镓的边缘作为切割道，而仅以露出的P型氮化镓的边缘作为切割道，且仅蚀刻掉需制作N电极的N型氮化镓的区域，因此在相同的芯片尺寸下，保留了更多的有源区(即PN结)，使电子和空穴有了更多的结合机会，从而提高发光二极管芯片的发光效率。

附图说明

图1为氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图；