[发明专利]一种高亮度LED芯片结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高亮度LED芯片结构及其制备方法，该高亮度LED芯片在厚度方向依次包括衬底、缓冲层、N‑GaN层、量子阱层及P‑GaN层，N‑GaN层为包括上台阶部和下台阶部的台阶型结构，量子阱层及P‑GaN层依次设置在上台阶部上方，下台阶部的N‑GaN上直接设置有N区围坝结构，其中N区围坝结构中间区域设置有N电极、P‑GaN层上设置有P电极，N区围坝结构为一端由N‑GaN层的下台阶部封闭的空心的柱体状，且在其朝向P电极的一侧不留缺口或留有用于电流流出的缺口，围坝结构高度为0.7um～5um，且大于等于其所包围的N电极高度，N区围坝结构为含GaN的结构，其宽度为4um～40um。本发明的LED芯片结构制作方法简单，有利于提高芯片亮度，同时不会出现由于LED芯片挤金现象而造成的安全问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别的，涉及一种高亮度LED芯片结构及其制备方法。

背景技术

半导体是指常温下其导电性能介于绝缘体和导体之间的一种材料，具有很高的经济价值和发展前景。常见的半导体材料有GaN、硅、锗等等。其中GaN材料是一种六角纤锌矿结构，具有禁带宽度大、耐高温、耐强酸碱、高电子漂移饱和速度以及化学性能稳定等优势。目前GaN已经成为第三代半导体材料的重要组成部分，其中GaN基材料制作的蓝光、绿光等半导体器件在日常生活中广泛应用，在未来具有非常广泛的应用市场和商业前景。

由于芯片制作过程中采用Au来制作金属电极，在芯片封装过程中N电极很容易出现挤金的现象，从而影响灯珠的可靠性以及芯片的亮度。到目前为止，芯片厂商一般采用PAD合金的方法来解决此类问题，但是效果很一般，在封装完成后还是存在安全隐患，因而不能完全杜绝此类芯片挤金异常的现象；部分LED芯片N电极周边可能覆盖有钝化层，但由于钝化层太薄，没法承受LED芯片封装对N电极所带来的挤压作用，因而也避免不了芯片挤金现象的产生。

因此，设计出高亮度且安全可靠的LED产品是目前急需解决的核心问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种高亮度LED芯片结构及其制备方法，以解决现有技术中由于N电极的挤金现象造成LED芯片亮度不高且存在安全隐患的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高亮度LED芯片结构，

所述LED芯片在厚度方向依次包括衬底、外延层和电极，且所述外延层包括缓冲层、N-GaN层、量子阱层及P-GaN层，N-GaN层为包括上台阶部和下台阶部的台阶型结构，量子阱层及P-GaN层依次设置在所述上台阶部上方，所述下台阶部的N-GaN上设置有N区围坝结构，所述电极包括设置在所述N区围坝结构中间区域的N电极和设置在P-GaN层上的P电极，

所述N区围坝结构为一端由所述N-GaN层的下台阶部封闭的空心的柱体状，所述围坝的侧壁上不留缺口或留有用于电流流出的缺口，所述围坝结构高度为0.7um～5um，且N区围坝结构的高度大于等于其所包围的N电极高度，N区围坝结构的宽度为4um～40um，所述N区围坝结构为含GaN的结构。

本发明中，所述N区围坝结构空心处的横截面形状为矩形、圆形、椭圆形以及任何多边形的一种，优选所述N区围坝结构的高度大于其所包围的N电极高度。

本发明中，所述P-GaN层上方设有电流阻挡层，所述电流阻挡层和所述P-GaN层上方设有电流扩展层，所述LED芯片结构还包括一沉积于所述芯片表面的钝化层；包括所述衬底以及含缓冲层、N-GaN层、量子阱层、P-GaN层的外延层的总厚度为4um～10um，所述电流阻挡层的厚度为所述电流扩展层的厚度为所述钝化层的厚度为所述P电极和N电极厚度为0.7um～5um。

本发明中，N区围坝结构上的缺口朝向P电极一侧，且所述缺口的长度为N区围坝结构内壁周长的1/3以内，优选在1/10以内。

本发明中，所述围坝结构的底部与N-GaN层的结构相同，围坝结构的上部可选地与电流阻挡层、P-GaN层、量子阱层或N-GaN层的结构相同。