一種具有高反射電極的led晶片的製作方法

2023-11-06 01:53:42

一種具有高反射電極的led晶片的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有高反射電極的LED晶片，包括生長在襯底上的n型半導體層、多量子阱有源區和p型半導體層，n型半導體層製作有n型電極，p型半導體層上製作p型電極，其特徵在於：所述的p型電極包括依次製作在p型半導體層上的透明導電層、粘附性電流阻擋層、金屬反光層、金屬粘附層、金屬接觸層和絕緣保護層，同時介紹了該LED晶片的製作方法。本實用新型利用高反射率金屬反光層減少金屬電極對光的吸收，又把大量的光反射到其他發光表面，提高光的萃取效率，同時利用粘附性電流阻擋層解決電流擁堵問題，提高電流注入的均勻性，避免局部過熱，而粘附性電流阻擋層能提高與反射金屬的粘附性，最終綜合提高了LED的發光效率和使用壽命。
【專利說明】—種具有高反射電極的LED晶片

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及LED晶片【技術領域】，特別是一種具有高反射電極的LED晶片及其製備方法。

【背景技術】
[0002]LED是將具有直接帶隙的半導體材料製成的pn 二極體，在熱平衡下，大量的電子能量不足以從價帶躍遷到導帶。若施加一個順向偏壓，則電子會從價帶躍遷到導帶上，並同時在價帶上形成相應的空位。在適當的條件下，電子和空穴在pn結區域結合，電子的能量以光的形式發出，電源的注入使電子和空穴不斷補充到η型半導體和P型半導體，使發光過程持續進行。一顆傳統的藍綠光LED晶片結構如圖1所示，其可分為η型氮化鎵11、多量子阱發光區12、P型氮化鎵13、粘附性電流阻擋層14、透明導電層15、P型電極16、絕緣保護層17,電極結構是在P型氮化鎵和η型氮化鎵上鍍上Au或Cr、Au。該臺面結構就不可避免地使電流橫向擴展，由於P型氮化鎵導電性較差，採用這種電極結構會使電流集中在電極下方區域，產生電流擁堵效應，導致局部溫度過高以及發光區域集中在電極下方區域，由於金屬透光性差吸收光，大量的光被遮擋無法萃取而轉化為熱，最終結果就是降低了 LED的發光效率和使用壽命。
[0003]為了解決電流擁堵效應，現有技術廣泛使用粘附性差的S12作為電流阻擋層，利用電流阻擋層絕緣特性，促使電流向透明導電層擴散，經過透明導電層後，電流均勻注入到P型半導體層中。但是電流阻擋層並不能解決金屬電極遮光吸光問題，而且金屬電極與S12粘附性較差，容易出現電極掉落情況，因此該技術仍需改進。


【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種具有高反射電極的LED晶片及其製備方法。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種具有高反射電極的LED晶片，包括生長在襯底上的η型半導體層、多量子阱有源區和P型半導體層，η型半導體層製作有η型電極，P型半導體層上製作P型電極，其特徵在於:所述的P型電極包括依次製作在P型半導體層上的透明導電層、粘附性電流阻擋層、金屬反光層、金屬粘附層、金屬接觸層和絕緣保護層。
[0006]所述的絕緣保護層包覆在透明導電層、粘附性電流阻擋層、金屬反光層、金屬粘附層、金屬接觸層外側，且絕緣保護層經蝕刻暴露出部分金屬接觸層。
[0007]所述透明導電層是ITO或ZnO製成的透明導電層；所述粘附性電流阻擋層是Al2O3製成的粘附性電流阻擋層；所述金屬反光層為Al或Ag製成的金屬反光層；所述金屬粘附層為T1、Cr、Pt、Ni中的一種材料製成的金屬粘附層；所述金屬接觸層為Au製成的金屬接觸層；所述絕緣保護層為Si02、Al203、Si0N中的一種材料製成的絕緣保護層。
[0008]一種具有高反射電極的LED晶片的製備方法，包括:(I)在襯底上依次生長η型半導體層、多量子阱有源區和P型半導體層；(2)在所述P型半導體層部分區域進行蝕刻，蝕刻P型半導體層和多量子阱有源區，暴露η型半導體層；(3)在暴露的η型半導體層上製作η型電極，在未蝕刻的P型半導體層上製作P型電極，其特徵在於:所述步驟(3)中，P型電極的製作方法包含如下步驟:
[0009]SI在所述的P型半導體層上製作透明導電層；
[0010]S2在所述的透明導電層上鍍上粘附性電流阻擋層；
[0011]S3在所述的電流阻擋層上鍍上金屬反光層；
[0012]S4對所述的金屬反光層上鍍上金屬粘附層；
[0013]S5在所述的金屬粘附層上鍍上金屬接觸層；
[0014]S6在所述的晶片表面蒸鍍絕緣保護層；
[0015]S7對所述的絕緣保護層蝕刻，把金屬接觸層裸露出來。
[0016]所述步驟S2中，粘附性電流阻擋層是通過MOCVD製備而成，包括如下製作步驟:
[0017]SOl將晶片加工品放入LP-MOCVD設備的反應室中，此時腔體壓力為10_25torr，石墨盤轉速在500-1000 r/min之間，在N2氣氛下加熱到400_700°C，處理5-15分鐘；
[0018]S02將Al源、氧源以1: (1-10)的摩爾比送入反應室中，同時改變腔體壓力為15-45torr,開始生長Al2O3薄膜，生長速率為0.5nm/min一10nm/min,生長時間為1-1OOmin ；
[0019]S03生長過程結束後，將腔體壓力提高到50-100tOrr，增加通入反應腔的N2流量並進行吹掃，等待溫度降低至常溫後取出晶片加工品。
[0020]所述透明導電層的材料是ITO或ZnO ;所述粘附性電流阻擋層的材料是Al2O3 ;所述金屬反光層的材料為Al、Ag的單一金屬或合金；所述金屬粘附層的材料為T1、Cr、Pt和Ni中的單一金屬或合金；所述金屬接觸層的材料為Au或Au合金,如Au/Ti合金、Au/Ag合金；所述絕緣保護層材料為Si02、Al2O3和S1N的單一或複合材料。
[0021]本實用新型的有益效果為:利用高反射率金屬反光層減少金屬電極對光的吸收，又把大量的光反射到其他發光表面，提高光的萃取效率，同時利用粘附性電流阻擋層解決電流擁堵問題，提高電流注入的均勻性，避免局部過熱，而MOCVD製作的粘附性電流阻擋層的表面很粗糙，表面積大，具有很高的吸附能力，提高與反射金屬的粘附性，減少反射金屬與電流阻擋層之間吸光金屬的使用，最終綜合提高LED的發光效率和使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為傳統藍綠光LED晶片結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型所述的具有聞反射率電極的LED晶片結構圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施案例對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0025]實施例1:如圖2所示，本實用新型的製備方法包括(I)在襯底上依次生長最底層Si摻雜的η型半導體層l、InGaN/GaN多量子阱有源區2和最上層的Mg摻雜的p型半導體層3 ; (2)對部分P型半導體層3和多量子阱有源區2進行ICP蝕刻，暴露η型半導體層I ;(3)在暴露的η型半導體層I上製作η型電極，在未蝕刻的P型半導體層3上製作ρ型電極，其中，P型電極的製作方法包含如下步驟:
[0026]步驟1:在所述ρ型半導體層3上鍍上透明導電層4，所選材料是ΙΤ0。
[0027]步驟2:在所述透明導電層4上鍍上粘附性電流阻擋層5，所選材料是MOCVD製作的Al2O3，具體步驟如下:(1)將晶片放入LP-MOCVD設備的反應室中，此時腔體壓力為10-25torr，石墨盤轉速設置為500轉/分鐘，在N2氣氛下加熱到400°C，處理5分鐘；(2)將Al源、氧源以1:1的摩爾比通入反應室中，其中Al源為液態並用氣體把Al原料吹出來，同時改變腔體壓力為15-45torr，開始生長Al2O3薄膜，生長速率為0.5nm/min ；(3)生長過程結束後，將腔體壓力提高到50ton.，增加通入反應腔的N2流量通過吹掃降低溫度，當溫度降低至常溫(25— 50 ° )後取出LED晶片。
[0028]步驟3:在所述的粘附性電流阻擋層5上鍍上金屬反光層6，所選材料是Al。
[0029]步驟4:在所述的金屬反光層6上鍍上金屬粘附層7，所選材料是Ti。
[0030]步驟5:在所述的金屬粘附層7上鍍上金屬接觸層8，所選材料是Au。
[0031]步驟6:在整個LED晶片表面鍍上絕緣保護層9，所選材料是Si02。
[0032]步驟7:對所述的絕緣保護層9進行蝕刻，把金屬接觸層8裸露出來。
[0033]實施例2:如圖2所示，本實用新型的製備方法包括(I)在襯底上依次生長最底層Si摻雜的η型半導體層l、InGaN/GaN多量子阱有源區2和最上層的Mg摻雜的ρ型半導體層3 ; (2)對部分ρ型半導體層3和多量子阱有源區2進行ICP蝕刻，暴露η型半導體層I ;
(3)在暴露的η型半導體層I上製作η型電極，在未蝕刻的ρ型半導體層3上製作ρ型電極，其中，P型電極的製作方法包含如下步驟:
[0034]步驟1:在所述ρ型半導體層3上鍍上透明導電層4，所選材料是ΖηΟ。
[0035]步驟2:在所述透明導電層4上鍍上粘附性電流阻擋層5，所選材料是MOCVD製作的Al2O3，具體步驟如下:(1)將晶片放入LP-MOCVD設備的反應室中，此時腔體壓力為10-25torr，石墨盤轉速設置為1000轉/分鐘，在N2氣氛下加熱到700°C，處理15分鐘；
(2)將Al源、氧源以1:10的摩爾比通入反應室中，其中Al源為液態並用氣體把Al原料吹出來，同時改變腔體壓力為15-45torr，開始生長Al2O3薄膜，生長速率為10nm/min ;(3)生長過程結束後，將腔體壓力提高到lOOtorr，增加通入反應腔的N2流量通過吹掃降低溫度，當溫度降低至常溫(25— 50 ° )後取出LED晶片。
[0036]步驟3:在所述的粘附性電流阻擋層5上鍍上金屬反光層6，所選材料是Ag。
[0037]步驟4:在所述的金屬反光層6上鍍上金屬粘附層7，所選材料是Ni。
[0038]步驟5:在所述的金屬粘附層7上鍍上金屬接觸層8，所選材料是Au。
[0039]步驟6:在整個LED晶片表面鍍上絕緣保護層9，所選材料是S1N。
[0040]步驟7:對所述的絕緣保護層9進行蝕刻，把金屬接觸層8裸露出來。
[0041]上述實例僅例示性說明本實用新型的原理及功效，而非用於限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種具有高反射電極的LED晶片，包括生長在襯底上的η型半導體層、多量子阱有源區和P型半導體層，η型半導體層製作有η型電極，P型半導體層上製作P型電極，其特徵在於:所述的P型電極包括依次製作在P型半導體層上的透明導電層、粘附性電流阻擋層、金屬反光層、金屬粘附層、金屬接觸層和絕緣保護層。
2.根據權利要求1所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述的絕緣保護層包覆在透明導電層、粘附性電流阻擋層、金屬反光層、金屬粘附層、金屬接觸層外側，且絕緣保護層經蝕刻暴露出金屬接觸層。
3.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述透明導電層是ITO或ZnO製成的透明導電層。
4.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述粘附性電流阻擋層是Al2O3製成的粘附性電流阻擋層。
5.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述金屬反光層為Al或Ag製成的金屬反光層。
6.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述金屬粘附層為T1、Cr、Pt、Ni中的一種材料製成的金屬粘附層。
7.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述金屬接觸層為Au製成的金屬接觸層。
8.根據權利要求1或2所述的具有高反射電極的LED晶片，其特徵在於:所述絕緣保護層為Si02、Al203、S1N中的一種材料製成的絕緣保護層。
【文檔編號】H01L33/46GK204118110SQ201420638989
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】易翰翔, 郝銳, 吳魁, 黃惠葵 申請人:廣東德力光電有限公司