一种倒装结构的发光二极管芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种倒装结构的发光二极管芯片及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 发射红光或黄光的高亮度AlGaInP系的LED (Light Emitting Diode，发光二极 管）具有体积小、寿命长、功耗低等优点，在白色光源、全色显示、交通信号灯和城市亮化工 程等领域具有广阔的应用前景。
[0003] 现有技术提供了一种AlGaInP系的LED芯片，其自下而上包括下电极、衬底、布拉 格反射层、下限制层、多量子阱层、上限制层、电流调整层、电流扩展层和上电极，其中，上限 制层为P型AlInP层，电流调整层为P型Al xGapxAs层，铝的摩尔量大于80%而小于100%， 即0. 8 < X < 1，在对应上电极的正下方依次腐蚀电流扩展层和AlxGa1^ xAs电流调整层，制 备出待氧化用的湿氧化孔后，侧向湿氧化AlxGahAs电流调整层，形成绝缘的Al 2O3电流阻 挡区，电流阻挡区的位置和形状与上电极的位置和形状一致，且电流阻挡区的尺寸可以等 于、大于或小于上电极的尺寸。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 当电流阻挡区的尺寸等于或大于上电极的尺寸时，湿氧化孔的孔径相应就比较 大，上电极下方与P型AlInP层接触基本为空或绝缘的SiO2，当有非常高的反向电压时， 上电极下方导通的面积太小极易击穿PN结，从而容易引起漏电流和ESD (Electrostatic Discharge，静电放电）问题，并且电流调整层与P型AlInP层的上限制层相连，离多量子阱 过近，上限制层与GaP间的过渡层晶格本身比较差，也会造成漏电流和ESD问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯 片及其制备方法，技术方案如下：
[0007] -方面，本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯片，所述芯片自下而 上依次包括第一电极、衬底、全方位反光镜层、P型GaP层、P型AlInP层、多量子阱层、N型 AlInP层、N型AlGaInP层、N型GaAs层和第二电极，所述芯片还包括设于所述N型AlGaInP 层和所述N型GaAs层之间的电流调整层和电流阻挡层。所述电流阻挡层为被部分氧化的N 型AlAs层，所述N型GaAs层、所述电流阻挡层和所述电流调整层内设有多个柱状孔，多个 所述柱状孔位于所述第二电极的下方且沿所述发光二极管芯片的厚度方向贯穿所述N型 GaAs层、所述电流阻挡层和所述电流调整层，每个所述柱状孔的尺寸均小于所述第二电极 的尺寸，每个所述柱状孔的内壁均被氧化，从而在所述电流阻挡层和所述电流调整层内，形 成围绕在每个所述柱状孔周围的被氧化区域，所述电流阻挡层中的所述被氧化区域连成一 片且覆盖所述第二电极的下方的中部区域，每个所述柱状孔内填充均有绝缘材料。
[0008] 进一步地，所述电流调整层为N型AlGaAs层，所述N型AlGaAs层中Al的摩尔质 量大于60%且小于100%，从所述电流阻挡层一侧开始，所述N型AlGaAs层中Al组分的含 量逐渐降低。
[0009] 更进一步地，从所述电流阻挡层一侧开始，所述N型AlGaAs层中Al组分的含量均 匀降低。
[0010] 更进一步地，所述电流阻挡层中的铝的摩尔质量不低于所述电流调整层中的铝的 摩尔质量。
[0011] 可选地，所述柱状孔的个数不少于3个。
[0012] 进一步地，每个所述柱状孔的中心轴线到所述第二电极的中心轴线的距离为 18~25um，每个所述柱状孔的横截面外接圆的直径为10~15um，相邻的所述柱状孔之间的 距离为8~15um。
[0013] 可选地，所述电流阻挡层的厚度为800~1200埃，所述电流调整层的厚度为 500 ~800 埃。
[0014] 进一步地，所述电流调整层的掺杂杂质为硅元素，所述杂质的浓度为10-18~ 4Χ 10 18cm 3〇
[0015] 可选地，所述第二电极的形状为圆形、正方形、长方形、椭圆形、回形、星形或条形。
[0016] 另一方面，本发明实施例还提供了一种倒装结构的发光二极管的制备方法，适用 于制备如权利要求前一方面所述的发光二极管芯片，所述方法包括：
[0017] 在GaAs衬底上依次外延生长腐蚀停层、所述N型GaAs层、所述电流阻挡层、所述 电流调整层、所述N型AlGaInP层、所述N型AlInP层、所述多量子阱层、所述P型AlInP层 和所述P型GaP层，其中，所述电流调整层为N型AlGaAs层；
[0018] 在所述P型GaP层上制作所述全方位反光镜层，将所述全方位反光镜层粘合到所 述衬底上，并依次去掉所述GaAs衬底和所述腐蚀停层；
[0019] 刻蚀所述N型GaAs层、所述电流调整层和所述电流阻挡层，得多个所述柱状孔，氧 化每个所述柱状孔的内壁，并氧化所述电流阻挡层和所述电流调整层内的多个所述柱状孔 的周围，形成围绕在每个所述柱状孔周围的被氧化区域，所述电流阻挡层中的所述被氧化 区域连成一片且覆盖所述第二电极的下方的中部区域；
[0020] 在每个所述柱状孔内填入绝缘材料，并制作所述第一电极和所述第二电极，所述 第二电极位于多个所述柱状孔的上方，且所述第二电极的尺寸大于每个所述柱状孔的尺 寸。
[0021] 本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
[0022] 通过在倒装结构的发光二极管芯片的N型AlGaInP层和N型GaAs层之间制作电流 调整层和N型AlAs电流阻挡层，离多量子阱层较远，且在第二电极下方区域内设置从N型 GaAs层延伸至电流阻挡层的多个柱状孔，每个柱状孔的尺寸均小于第二电极的尺寸，每个 柱状孔的内壁均被氧化，从而在电流阻挡层和电流调整层内，形成围绕在每个柱状孔周围 的被氧化区域，电流阻挡层中的被氧化区域连成一片且覆盖第二电极的下方的中部区域， 每个柱状孔内填充有绝缘材料，可以起到阻挡第二电极下方电流的作用，使扩散到第二电 极下方的电流减少，大部分电流流过多量子阱层，进而极大地提高器件发光效率，由于设置 的是多个柱状孔，每个柱状孔的尺寸都会远小于第二电极的尺寸，每个柱状孔被氧化后形 成的是AlAs和Al 2O3的混合物，其是可导电的，导电面积也较大，不易将PN结击穿，从而避 免造成漏电流和ESD问题。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0024] 图1是本发明实施例一提供的一种倒装结构的发光二极管芯片的结构示意图；
[0025] 图2是本发明实施例一提供的电流调整层和电流阻挡层的折射率变化的示意图；
[0026] 图3是本发明实施例一提供的柱状孔未被氧化时的结构示意图；
[0027] 图4是本发明实施例一提供的被氧化后的柱状孔与第二电极位置关系的示意图；
[0028] 图5是本发明实施例二提供的一种倒装结构的发光二极管芯片的制备方法的流 程图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[0030] 实施例一
[0031] 本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯片，参见图1，该芯片自下而上 依次包括第一电极1、衬底2、全方位反光镜层3、P型GaP层4、P型AlInP层5、多量子阱层 6、N型AlInP层7、N型AlGaInP层8、N型GaAs层9和第二电极10,芯片还包括设于N型 AlGaInP层8和N型GaAs层9之间的电流调整层13和电流阻挡层14,电流调整层13为N 型AlGaAs层，电流阻挡层14为被部分氧化的N型AlAs层，在N型GaAs层9、电流阻挡层 14和电流调整层13内设有多个柱状孔15,多个柱状孔15位于第二电极10的下方且沿发 光二极管芯片的厚度方向贯穿N型GaAs层9、电流阻挡层14和电流调整层13,每个柱状孔 15的尺寸均小于第二电极10的尺寸，每个柱状孔15的内壁均被氧化，从而在电流阻挡层 14和电流调整层13内，形成围绕在每个柱状孔15周围的被氧化区域15a，电流阻挡层14 中的被氧化区域连成一片且覆盖第二电极10的下方的中部区域，每个柱状孔15内均填充 有绝缘材料16。
[0032] 其中，绝缘材料16可以为SiO2。第二电极10的下方是指从第二电极10 -侧开始 沿发光二极管的厚度方向看。实现时，多个柱状孔15在电流阻挡层14和电流调整层13内， 被氧化区域15a重叠后的总面积小于或等于第二电极10的总面积。N型GaAs层9的尺寸 可以大于或等于第二电极10的尺寸，以便在其上制作第二电极10,作为一种举例，可参见 图3,此时N型GaAs层9的尺寸等于第二电极10的尺寸。在实际制作过程中，由于是从每 个柱状孔15的内壁开始氧化，故电流阻挡层14和电流调整层13中的被氧