一种具有高反射电极结构的LED芯片及制备方法与流程

一种具有高反射电极结构的led芯片及制备方法
技术领域
1.本发明涉及芯片技术领域，具体涉及一种具有高反射电极结构的led芯片及制备方法。


背景技术：

2.常规的的蓝绿led芯片结构一般包括衬底、外延结构、电流阻挡层、透明导电层、p型和n型电极、绝缘保护层，外延结构一般包括n型半导体、多量子阱发光区、p型半导体，p型和n型电极分别与p型半导体和n型半导体上进行直接或间接电性连接。p型和n型电极一般需要满足高的反射率、与半导体之间具有高的粘附性、低的界面电阻等。通常会以al、ag、mg等作为反射层，但是具有高反射率的金属与半导体粘附性较差，易掉电极；因此电极结构一般会选择cr、ti、pt、ni等作为电极的粘附层，不可避免地，作为粘附层的金属具有吸光问题，影响led的发光效率。
3.因此，传统的led芯片金属电极结构反射效果较差，在一定程度上存在遮光与吸光的问题，亟待行业解决。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有高反射电极结构的led芯片及制备方法，旨在解决现有技术中传统的led芯片金属电极结构反射效果较差，在一定程度上存在遮光与吸光的问题。
5.本发明的一方面在于提供一种具有高反射电极结构的led芯片，所述led芯片包括衬底及外延结构，
6.所述外延结构包括n型半导体层、设于所述n型半导体层之上的多量子阱发光区，以及设于所述多量子阱层之上的p型半导体层；
7.其中，所述p型半导体层上蚀刻形成一至少部分露出所述n型半导体层的n型台面，所述p型半导体层上设有透明导电层，所述透明导电层与所述p型半导体层之间设有电流阻挡层，所述透明导电层上设有第一绝缘层，所述第一导电层上设有高反射电极，所述第一绝缘层上设有第二绝缘层以将所述高反射电极覆盖，所述第二绝缘层上设有p型导电电极与n型导电电极，所述p型导电电极通过第一导电通孔与所述透明导电层接触进而与所述p型半导体层电性连接，所述n型导电电极通过第二导电通孔与所述n型半导体层电性连接，且所述p型导电电极、n型导电电极与所述高反射电极之间保持绝缘。
8.根据上述技术方案的一方面，所述透明导电层由ito、izo或其它透明导电材料制成。
9.根据上述技术方案的一方面，第一绝缘层、第二绝缘层分别由sio2、al2o3、tio
x
中的一种或多种不导电材料制成。
10.根据上述技术方案的一方面，用于制作所述高反射电极的高反射金属层由al、ag、mg或其它具有高反射特质的材料制成。
11.根据上述技术方案的一方面，用于制作所述高反射电极的高反射金属层的厚度为
12.根据上述技术方案的一方面，所述第二绝缘层覆盖所述高反射电极的尺寸为4um-12um。
13.根据上述技术方案的一方面，所述p型导电电极、n型导电电极分别包含cr、au、pt、ni、ti或其它导电金属或与其合金组成的叠层或单层。
14.本发明的另一方面在于提供一种具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，用于制备上述技术方案当中所述的具有高反射电极结构的led芯片，所述制备方法包括：
15.提供一衬底及外延层；
16.对所述在所述外延层上进行蚀刻，以至少部分露出所述n型半导体层而形成n型台面；
17.对所述外延层进行清洁，并在所述外延层上沉积第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第一绝缘层；
18.在所述外延层上沉积透明导电层，对所述透明导电层进行蚀刻以去除至少部分的透明导电层；
19.在所述透明导电层上沉积第二绝缘层，对所述第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层；
20.在所述第一绝缘层上沉积高反射金属层，以制作高反射电极；
21.在所述第一绝缘层上沉积第二绝缘层，对所述第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层，且所述第二绝缘层将所述高反射电极覆盖；
22.在所述第二绝缘层上制作p型导电电极与n型导电电极。
23.根据上述技术方案的一方面，在制作高反射电极的步骤中：
24.用于制作所述高反射电极的高反射金属层由al、ag、mg或其它具有高反射特质的材料制成，所述高反射金属层的厚度为
25.根据上述技术方案的一方面，在所述第二绝缘层上制作p型导电电极与n型导电电极的步骤中：
26.所述p型导电电极、n型导电电极分别包含cr、au、pt、ni、ti或其它导电金属或与其合金组成的叠层或单层。
27.与现有技术相比，采用本发明所示的具有高反射电极结构的led芯片及制备方法，有益效果在于：通过将芯片电极分为反射电极(即高反射电极)和导电电极(即p型导电电极与n型导电电极)两部分，通过制作不导电的高反射电极，将传统结构中被导电电极遮住、吸收的光提取出来，大大提升led的光效。
28.本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
30.图1为本发明第一实施例中具有高反射电极结构的led芯片的结构示意图；
31.图2为图1中a-a向的剖视图；
32.图3为本发明第一实施例中n型台面的示意图；
33.图4为本发明第二实施例中具有高反射电极结构的led芯片的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
35.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
37.实施例一
38.请参阅图1-3，所示为本发明第一实施例提供的一种具有高反射电极结构的led芯片，该led芯片包括衬底10及外延结构20，外延结构20包括n型半导体层21、设于n型半导体层21之上的多量子阱外延区22，以及设于多量子阱外延区22之上的p型半导体层23；
39.在本实施例当中，p型半导体层23上蚀刻形成一至少部分露出n型半导体层21的n型台面230。示例而非限定，蚀刻得到n型台面230后的p型半导体层23呈u型状设置，n型半导体层21的露出部分呈条状设置；在其它实施例中，当led芯片结构发生改变时，根据设计要求，p型半导体层23及n型半导体层21的形状可以作出适应性调整，只需保证p型半导体层在蚀刻后能够至少部分露出n型台面230即可。
40.在本实施例当中，p型半导体层23上设有透明导电层30，透明导电层30与p型半导体层23之间设有电流阻挡层40，透明导电层30上设有第一绝缘层50，第一导电层上设有高反射电极60，第一绝缘层50上设有第二绝缘层70以将高反射电极60覆盖，第二绝缘层70上设有p型导电电极80与n型导电电极81，p型导电电极80通过第一导电通孔90与透明导电层接触30进而与p型半导体层23电性连接，n型导电电极81通过第二导电通孔100与n型半导体层21电性连接，且p型导电电极80、n型导电电极81与高反射电极60之间保持绝缘。
41.具体而言，透明导电层30由ito、izo或其它透明导电材料制成。第一绝缘层50、第二绝缘层70分别由sio2、al2o3、tio
x
中的一种或多种不导电材料制成。用于制作高反射电极60的高反射金属层由al、ag、mg或其它具有高反射特质的材料制成，高反射金属层的厚度为
p型导电电极80、n型导电电极81分别包含cr、au、pt、ni、ti或其它导电金属或与其合金组成的叠层或单层。
42.其中，第二绝缘层70覆盖高反射电极60的尺寸为4um-12um。当第二绝缘层70覆盖高反射电极60的尺寸过小，不足以形成良好包覆，湿法刻蚀时具有损伤高反射电极60的风险；当第二绝缘层70覆盖高反射电极60的尺寸过大，第二绝缘层70存在吸光情况，影响出光效率；因此，第二绝缘层70覆盖高反射电极60的尺寸在4um-12um之间是比较合适的，例如，第二绝缘层70覆盖高反射电极60的尺寸为8um。
43.综上，本实施例当中的具有高反射电极结构的led芯片，将芯片电极分为反射电极(即高反射电极60)和导电电极(即p型导电电极80与n型导电电极81)两部分，通过制作不导电的高反射电极，将传统结构中被导电电极遮住、吸收的光提取出来，大大提升led的光效。
44.实施例二
45.请参阅图4，所示为本发明第二实施例提供的一种具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，该制备方法用于制备第一实施例当中的具有高反射电极结构的led芯片，制备方法包括步骤s10-s80，其中：
46.步骤s10，提供一衬底及外延层。
47.步骤s20，对在外延层上进行蚀刻，以至少部分露出n型半导体层而形成n型台面。
48.具体而言，在外延层上进行涂胶、曝光、显影，制作msa掩膜图形并通过干法刻蚀露出n型半导体形成n型台面，再进行去胶进行下一步制作。
49.可选地，干法刻蚀气体选用ar、cl2、bcl3、cf4。
50.步骤s30，对外延层进行清洁，并在外延层上沉积第一绝缘层，对第一绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第一绝缘层。
51.具体而言，在清洗干净的外延层上沉积第一绝缘层，在第一绝缘层上进行涂胶、曝光、显影，制作cbl掩膜图形并通过刻蚀去除多余的绝缘层，再进行去胶进行下一步制作。
52.可选地，第一绝缘层可以是由sio2、al2o3、tiox等一种或多种材料组成。可选地，沉积sio2时选用pecvd方式，沉积气体为sicl4、n2o。
53.可选地，刻蚀可以是湿法刻蚀也可以是干法刻蚀，而干法刻蚀气体可以选用o2、chf3。
54.步骤s40，在外延层上沉积透明导电层，对透明导电层进行蚀刻以去除至少部分的透明导电层。
55.具体而言，在清洗干净的外延层上沉积透明导电层，进行涂胶、曝光、显影，制作tcl掩膜图形并通过湿法刻蚀去除多余的透明导电层，再进行去胶进行下一步制作。
56.可选地，透明导电层tcl可以是ito、izo等透明导电材料。
57.可选地，沉积ito时用sputter方式。
58.步骤s50，在透明导电层上沉积第二绝缘层，对第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层。
59.具体而言，在清洗干净的透明导电层上沉积第二绝缘层，在第二绝缘层上进行涂胶、曝光、显影制作pv1掩膜图形，并通过刻蚀去除多余的第二绝缘层，再进行去胶进行下一步制作。
60.可选地，第二绝缘层可以是由sio2、al2o3、tiox等一种或多种材料组成。
61.可选地，沉积sio2时用pecvd方式，沉积气体为sicl4、n2o。
62.可选地，刻蚀可以是湿法刻蚀也可以是干法刻蚀；其中，干法刻蚀气体选用o2、chf3。
63.步骤s60，在第一绝缘层上沉积高反射金属层，以制作高反射电极。
64.具体而言，在第一绝缘层上进行涂胶、曝光、显影，制作高反射电极的掩膜图形，并沉积高反射金属层，制作高反射电极。
65.可选地，高反射金属层的材料可以是al、ag、mg等。
66.可选地，高反射金属层的厚度为
67.步骤s70，在第一绝缘层上沉积第二绝缘层，对第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层，且第二绝缘层将高反射电极覆盖。
68.具体而言，在第一绝缘层上沉积绝缘层并制作第二绝缘层的掩膜图形，再进行刻蚀，去除多余的第一绝缘层，再进行去胶进行下一步制作；第二绝缘层覆盖高反射电极。
69.可选地，第二绝缘层可以是由sio2、al2o3、tio2等一种或多种材料组成。
70.可选地，第二绝缘层的刻蚀可选用boe湿法刻蚀。
71.步骤s80，在第二绝缘层上制作p型导电电极与n型导电电极。
72.具体而言，在第二绝缘层上制作掩膜，并进行p型导电电极和n型导电电极的制作。
73.可选地，p型导电电极和n型导电电极可以是包含cr、au、pt、ni、ti等金属或与其合金组成的叠层或单层。
74.综上，采用本实施例当中的具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，将芯片电极分为反射电极(即高反射电极)和导电电极(即p型导电电极与n型导电电极)两部分，通过制作不导电的高反射电极，将传统结构中被导电电极遮住、吸收的光提取出来，大大提升led的光效。
75.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
76.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种具有高反射电极结构的led芯片，所述led芯片包括衬底及外延结构，其特征在于，所述外延结构包括n型半导体层、设于所述n型半导体层之上的多量子阱发光区，以及设于所述多量子阱层之上的p型半导体层；其中，所述p型半导体层上蚀刻形成一至少部分露出所述n型半导体层的n型台面，所述p型半导体层上设有透明导电层，所述透明导电层与所述p型半导体层之间设有电流阻挡层，所述透明导电层上设有第一绝缘层，所述第一导电层上设有高反射电极，所述第一绝缘层上设有第二绝缘层以将所述高反射电极覆盖，所述第二绝缘层上设有p型导电电极与n型导电电极，所述p型导电电极通过第一导电通孔与所述透明导电层接触进而与所述p型半导体层电性连接，所述n型导电电极通过第二导电通孔与所述n型半导体层电性连接，且所述p型导电电极、n型导电电极与所述高反射电极之间保持绝缘。2.根据权利要求1所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，所述透明导电层由ito、izo或其它透明导电材料制成。3.根据权利要求1所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，第一绝缘层、第二绝缘层分别由sio2、al2o3、tio
x
中的一种或多种不导电材料制成。4.根据权利要求1所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，用于制作所述高反射电极的高反射金属层由al、ag、mg或其它具有高反射特质的材料制成。5.根据权利要求4所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，用于制作所述高反射电极的高反射金属层的厚度为6.根据权利要求4所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，所述第二绝缘层覆盖所述高反射电极的尺寸为4um-12um。7.根据权利要求1所述的具有高反射电极结构的led芯片，其特征在于，所述p型导电电极、n型导电电极分别包含cr、au、pt、ni、ti或其它导电金属或与其合金组成的叠层或单层。8.一种具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7任一项所述的具有高反射电极结构的led芯片，所述制备方法包括：提供一衬底及外延层；对所述在所述外延层上进行蚀刻，以至少部分露出所述n型半导体层而形成n型台面；对所述外延层进行清洁，并在所述外延层上沉积第一绝缘层，对所述第一绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第一绝缘层；在所述外延层上沉积透明导电层，对所述透明导电层进行蚀刻以去除至少部分的透明导电层；在所述透明导电层上沉积第二绝缘层，对所述第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层；在所述第一绝缘层上沉积高反射金属层，以制作高反射电极；在所述第一绝缘层上沉积第二绝缘层，对所述第二绝缘层进行蚀刻以去除至少部分的第二绝缘层，且所述第二绝缘层将所述高反射电极覆盖；在所述第二绝缘层上制作p型导电电极与n型导电电极。9.根据权利要求8所述的具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，其特征在于，在制作高反射电极的步骤中：
用于制作所述高反射电极的高反射金属层由al、ag、mg或其它具有高反射特质的材料制成，所述高反射金属层的厚度为10.根据权利要求8所述的具有高反射电极结构的led芯片的制备方法，其特征在于，在所述第二绝缘层上制作p型导电电极与n型导电电极的步骤中：所述p型导电电极、n型导电电极分别包含cr、au、pt、ni、ti或其它导电金属或与其合金组成的叠层或单层。

技术总结
本发明公开了一种具有高反射电极结构的LED芯片及制备方法，该LED芯片包括衬底及外延结构，P型半导体层上蚀刻形成一至少部分露出N型半导体层的N型台面，P型半导体层上设有透明导电层，透明导电层与P型半导体层之间设有电流阻挡层，透明导电层上设有第一绝缘层，第一导电层上设有高反射电极，第一绝缘层上设有第二绝缘层以将高反射电极覆盖，第二绝缘层上设有P型导电电极与N型导电电极，P型导电电极通过第一导电通孔与透明导电层接触进而与P型半导体层电性连接，N型导电电极通过第二导电通孔与N型半导体层电性连接，且P型导电电极、N型导电电极与高反射电极之间保持绝缘。旨在解决LED芯片金属电极结构反射效果较差的问题。LED芯片金属电极结构反射效果较差的问题。LED芯片金属电极结构反射效果较差的问题。


技术研发人员：张星星 张亚 迟博 简弘安 胡加辉 金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25