一種具有反射電流阻擋層的LED晶片及其製作方法與流程

2023-10-11 01:22:19 1

本發明屬於發光二極體技術領域，具有涉及一種具有反射電流阻擋層的LED晶片及其製作方法。

技術背景

LED作為新一代固體冷光源，具有低能耗、壽命長、易控制、安全環保等特點，是理想的節能環保產品，適用各種照明場所。

正裝結構LED晶片，當電流從電極注入到晶片，會優先以垂直於電極的方向傳播，這樣會導致電流注入較集中，影響電流的擴散，從而影響晶片的發光亮度和發光光型。現有技術採用在P型電極下方增加一層絕緣層作為電流阻擋層（一般為緻密的SiO2、SiNx、SiNOx等），這樣電流注入後遇到絕緣層，以平行於電極的方向進行擴展，從而提高晶片的電流分布均勻性，提高晶片亮度。但是，由量子阱發出的光會通過絕緣層（電流阻擋層）被P型電極吸收，降低發光效率。因為LED晶片的電極一般為Cr/Ti/Al、Cr/Pt/Au等金屬結構，Cr作為第一種金屬起到兩個重要作用，一是起到連接作用，將大部分金屬結構與GaN連接起來，結合力好；另一個是與GaN間形成歐姆接觸，當注入同等電流的情況下有利於降低晶片的電壓。然而Cr金屬對光的反射作用差，會吸收由量子阱發出的光。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供一種具有反射電流阻擋層的LED晶片及其製作方法。

一種具有反射電流阻擋層的LED晶片的製作方法，包括：

提供一襯底，在所述襯底上依次形成發光結構，其中，所述發光結構包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層；

對所述發光結構進行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層和有源層並延伸至所述N型氮化鎵層的第一通孔；

在所述P型氮化鎵層表面依次形成金屬反射層和電流阻擋層；

對所述金屬反射層和電流阻擋層進行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層和電流阻擋層並延伸至所述P型氮化鎵層中的第二通孔；

在所述電流阻擋層表面及第二通孔形成透明導電層，在所述透明導電層表面及第一通孔側壁形成鈍化層；

對所述鈍化層和透明導電層進行刻蝕，形成在金屬反射層垂直方向上貫穿所述鈍化層和透明導電層的第三通孔，並在所述第一通孔填充金屬形成N型電極，在所述第三通孔填充金屬形成P型電極；

在所述第一襯底背離有源層一側形成布拉格反射層。

優選的，在形成所述金屬反射層後，且形成所述電流阻擋層前，所述製作方法還包括：

將所述襯底放置在氮氣環境中進行高溫退火，形成良好的歐姆接觸。

優選的，在形成所述透明導電層後，且形成所述鈍化層前，所述製作方法還包括：

將所述襯底放置在氮氣環境中進行高溫退火，形成高緻密性、膜層均勻的透明導電層和良好的歐姆接觸。

優選的，所述P型電極的面積小於等於所述電流阻擋層的面積。

優選的，在形成所述電極後，且形成所布拉格反射層前，所述製作方法還包括：

對所述襯底背離所述有源層一側進行研磨、拋光減薄。

優選的，採用電子束蒸發或磁控濺射的工藝在所述襯底背離有源層一側形成所述布拉格反射層。

優選的，所述布拉格反射層具有高鈍化性能和高反射性能。

相應的，本發明還提供了一種具有反射電流阻擋層的LED晶片，所述LED晶片採用上述製作方法製作而成。

相較於現有技術，本發明提供的技術方案至少具有以下優點：

本發明提供的一種具有反射電流阻擋層的LED晶片及其製作方法，在P型氮化鎵層的上方，絕緣的電流阻擋層的下方，採用電子束蒸發或者磁控濺射工藝形成一層具有反射作用的金屬反射層，同時金屬反射層在絕緣的電流阻擋層的覆蓋下具有較高的穩定性。當P、N電極通電後，從有源層發出的光大部分從晶片的正上方出光，而位於P型電極下方的這部分光會通過位於電流阻擋層下方的金屬反射層反射回來，再與位於晶片下方的布拉格反射鏡的共同作用，從P型電極的周邊發出，而不會受到金屬電極吸光的影響，從而提高晶片的出光效率，提高晶片的亮度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1-7為本發明實施例提供的具有反射電流阻擋層的LED晶片的製作工藝流程圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點和功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行修飾或改變。

請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的形態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態也可能更為複雜。

一種具有反射電流阻擋層的LED晶片的製作方法，包括：

S1：提供一襯底，在所述襯底上依次形成發光結構，其中，所述發光結構包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層；

S2：對所述發光結構進行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層和有源層並延伸至所述N型氮化鎵層的第一通孔；

S3：在所述P型氮化鎵層表面依次形成金屬反射層和電流阻擋層；

S4：對所述金屬反射層和電流阻擋層進行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層和電流阻擋層並延伸至所述P型氮化鎵層中的第二通孔；

S5：在所述電流阻擋層表面及第二通孔形成透明導電層，在所述透明導電層表面及第一通孔側壁形成鈍化層；

S6：對所述鈍化層和透明導電層進行刻蝕，形成在金屬反射層垂直方向上貫穿所述鈍化層和透明導電層的第三通孔，並在所述第一通孔填充金屬形成N型電極，在所述第三通孔填充金屬形成P型電極；

S7：在所述第一襯底背離有源層一側形成布拉格反射層。

具體地，如圖1所示，襯底10的材料可以為藍寶石、碳化矽或矽，也可以為其他半導體材料，本實施例中優選襯底為藍寶石襯底，在襯底10上形成發光結構20，即在襯底10上依次生長N型氮化鎵層201、有源層202和P型氮化鎵層203。

採用電感耦合等離子刻蝕工藝，對所述發光結構20進行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層203和有源層202，並延伸至N型氮化鎵層201的第一通孔，如圖2所示。其中，刻蝕深度為110nm~130nm。

形成第一通孔後，如圖3所示，採用電子束蒸發或者磁控濺射工藝，在P型氮化鎵層203上蒸鍍金屬反射層30，所述金屬反射層30由Ag、Ni/Ag、Ni/Ag/Ni、Pt、Au或其合金構成，其厚度的範圍約為100nm~500nm，然後將襯底放置在氮氣或真空的環境中高溫退火5min~60min，以使形成的金屬反射層更加緻密均勻，歐姆接觸性能更加良好。然後，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝在金屬反射層30表面形成電流阻擋層40，所述電流阻擋層40由SiO2、SiNx、SiNOx或者其他具有高絕緣性透明無機氧化膜構成，以防止金屬反射層中的金屬離子擴散而形成漏電流，影響LED晶片的性能。

採用電感耦合等離子刻蝕工藝或者金屬蝕刻液對所述金屬反射層30進行刻蝕，另使用電感耦合等離子刻蝕工藝或BOE蝕刻液對電流阻擋層40進行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層30和電流阻擋層40，並延伸至P型氮化鎵層203中的第二通孔，如圖4所示。

具體地，如圖5所示，採用電子束蒸發或者磁控濺射工藝，在所述電流阻擋層40表面及第二通孔內形成透明導電層50，透明導電層50具有電流擴展的作用。然後採用等離子體增強化學氣相沉積工藝，在所述透明導電層50表面及第一通孔側壁沉積鈍化層60，所述鈍化層60可以由氮化矽、氧化矽、氮氧化矽中的一種或幾種形成的一層或多層介質膜構成，保護晶片的結構，提高晶片可靠性。

具體的，在形成透明導電層之後，形成鈍化層之前，還包括：將襯底放置在氮氣的環境中高溫退火10min~60min，以使其形成高緻密性、膜層均勻的透明導電層，使其歐姆接觸性能也更加良好。

如圖6所示，採用電感耦合等離子刻蝕工藝或BOE溼法刻蝕工藝，對所述鈍化層60，另使用蝕刻溶液或電感耦合等離子體工藝對透明導電層50進行刻蝕，形成在金屬反射層30垂直方向上貫穿所述鈍化層60和透明導電層50的第三通孔。然後採用電子束蒸鍍、磁控濺射、電鍍或化學鍍工藝中的一種或幾種，在所述第三通孔中沉積薄膜形成填充金屬層，形成與P型氮化鎵層電連接的P型電極1,在所述第一通孔中沉積薄膜形成填充金屬層，繼而形成與N型氮化鎵層電連接的N型電極2。

具體的，如圖7所示，對所述襯底10背離所述有源層202一側進行研磨、拋光減薄，然後採用電子束蒸發工藝或磁控濺射的工藝，在所述襯底10拋光表面蒸鍍形成布拉格反射層70，其厚度為1um~4um。所述布拉格反射層為矽氧化物與鈦氧化物交替堆積形成，具有高鈍化性能和高反射性能。

最後採用正切或背切的方法對晶片進行切割，將切割好的芯粒進行光電參數的測試和分選。

相應的，本申請實施例還提供了一種具有反射電流阻擋層的LED晶片，具有反射電流阻擋層的LED晶片採用上述實施例提供的製作方法製作而成。

本實施例提供的一種具有反射電流阻擋層的LED晶片及其製作方法，在P型氮化鎵層的上方，絕緣的電流阻擋層的下方，採用電子束蒸發或者磁控濺射工藝形成一層具有反射作用的金屬反射層，同時金屬反射層在絕緣的電流阻擋層的覆蓋下具有較高的穩定性。如圖7所述，當P、N電極通電後，從有源層發出的光大部分從晶片的正上方出光，而位於P型電極下方的這部分光會通過位於電流阻擋層下方的金屬反射層反射回來，再與位於晶片下方的布拉格反射鏡的共同作用，從P型電極的周邊發出，而不會受到金屬電極吸光的影響，從而提高晶片的出光效率，提高晶片的亮度。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。