CN105810787A - 一种led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED芯片及其制备方法,其特征在于包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层;在P型GaN层表面沉积金属反射层;在金属反射层表面形成保护金属层;保护金属层为多层金属Ti及合金金属TiW层,为TiW/Ti结构或TiW/Ti/TiW结构;在保护金属层表面的部分区域进行刻蚀,深度至暴露出N型GaN,形成N型电极孔。使用本发明提供的技术方案制得的LED芯片,不仅能对反射金属层起到较好的保护作用保证出光效率和使用寿命,应力得到较好的控制,而且成本低廉,刻蚀工艺成熟,便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光二极管领域,特别涉及一种LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED芯片是通过在PN结上加正向电流,自由电子与空穴复合而发光,然而发出的光向四周散射,影响芯片的出光效率,因此在LED芯片制作过程中,通常在P型GaN表面制作一层反射率较高的金属层,使得量子阱发出的光通过反射率高的金属层反射,控制光的方向,提高出光效率。但其易受破坏,影响金属层的反射效率以及芯片的质量,比如目前主流的金属反射层材料银,在存在直流电压梯度的潮湿环境中,水分子渗入导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子,银在电场及氢氧根离子的作用下,离解产生银离子,并产生可逆反应,从而影响芯片的质量。
为解决上述问题,在LED芯片制作过程中,通常选择抗腐蚀金属作为其保护材料。目前主流的保护层结构TiW单层结构、TiW/Pt循环结构以及TiW/TiWN结构,然而这三种结构在运用过程中都有一定的难度,TiW单层结构应力比较难控制,TiW/Pt比较难进行干法蚀刻,TiW/TiWN结构的制取有一定的难度,不利于实际控制保护层的制作。需要开发一种新型的LED芯片,使得金属保护层易于生长且能有效保护金属反射层,从而保证LED芯片的出光效率和使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是:提供一种LED芯片的制备方法,使用本技术方案制得的LED芯片成本低廉、应力控制较好、刻蚀工艺成熟,且出光效率高、使用寿命长。
本发明所要解决的第二个技术问题是:提供一种LED芯片的结构,使用本技术方案制得的LED芯片成本低廉、应力控制较好、刻蚀工艺成熟,且出光效率高、使用寿命长。
为解决上述第一个技术问题,本发明提供一种LED芯片的制备方法,包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层;在P型GaN层表面沉积金属反射层;在金属反射层表面形成保护金属层;所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层,为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构;在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀,深度至暴露出N型GaN,形成N型电极孔。
优选地,所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
优选地,所述TiW/Ti/TiW结构可以为TiW/Ti/TiW结构的一个或多个循环。
优选地,所述金属保护层厚度在4000Å~10000 Å之间。
为解决上述第二个技术问题,本发明提供一种LED芯片的结构,包括在衬底上从下至上依次为N型GaN层、有源层、P型GaN层;P型GaN层表面沉积有金属反射层;金属反射层表面形成有保护金属层;所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层,为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构;在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀,深度至暴露出N型GaN,形成N型电极孔。
优选地,所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
优选地,所述TiW/Ti/TiW结构可以为一个或多个循环。
优选地,所述金属保护层厚度在4000Å~10000 Å之间。
本发明的有益效果如下:
本发明采用TiW/Ti结构或TiW/Ti/TiW结构制作保护金属层,可以根据LED芯片制作的需要采用TiW/Ti结构的一个循环或多个循环,也可以为TiW/Ti/TiW结构的一个或多个循环。使用本发明提供的技术方案制得的LED芯片,不仅能对反射金属层起到较好的保护作用保证出光效率和使用寿命,应力得到较好的控制,而且成本低廉,刻蚀工艺成熟,便于操作。
附图说明
图1~图4为实施例一的制作过程示意图;
图5~图6为实施例二金属反射层与保护金属层制作过程示意图;
图7~图9为实施例三金属反射层与保护金属层制作过程示意图。
图中标识说明:
1为衬底,2为N型GaN层,3为有源层,4为P型GaN层,5为金属反射层,6为保护金属层,7为Ti,8为TiW,9为N型电极孔,10为钝化层SiO2,11为P电极,12为N电极。
具体实施方式
实施例一
本实施例采用如下步骤:
如图1所示,采用MOCVD外延生长技术,在蓝宝石衬底1上依次生长N型GaN层2、有源层3、P型GaN层4;使用蒸镀的方式在在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5;在金属反射层5上蒸镀保护金属层6,保护金属层结构如图2所示;如图3所示,采用ICP干法刻蚀法,在金属反射层表面部分区域进行刻蚀,至暴露出N型GaN,形成N型电极孔9;如图4所示,用PECVD沉积SiO2钝化层10;蒸镀P电极11和N电极12;最后,将芯片切割分离,得到单颗LED芯片。
实施例二
本实施例采用如下步骤:
本实施例与实施例一中提供的一种LED芯片制备方法不同之处在于,在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5后,对金属反射层5进行刻蚀,如图5所示,刻蚀至P型GaN层4表面停止;然后在刻蚀后的Ag层与P型GaN表面沉积金属保护层6;如图6所示,在保护金属层表面沿着反射金属层5刻蚀的边沿刻蚀至N型GaN表面停止,使得金属反射层5侧面被保护金属层6覆盖。
实施例三
本实施例采用如下步骤:
本实施例与实施例一种提供的一种LED芯片制备方法不同之处在于,在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5后,对金属反射层5进行刻蚀,如图7所示,刻蚀至P型GaN层4表面停止;然后在刻蚀后的Ag层与P型GaN表面沉积金属保护层6;如图8所示,采用ICP刻蚀法对保护金属层6进行刻蚀,刻蚀的区域略小于刻蚀金属反射层Ag,使得金属反射层Ag侧面包覆保护金属层6;如图9所示,再对P型GaN层、有源层进行蚀刻,形成N型电极孔,N型电极孔小于金属层6蚀刻出来的孔。
以上所述,仅为本发明中的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种LED芯片的制备方法,包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层;
在P型GaN层表面沉积金属反射层;
在金属反射层表面形成保护金属层;
所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层,为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构;
在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀,深度至暴露出N型GaN,形成N型电极孔。
2.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法,其特征在于所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
3.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法,其特征在于所述TiW/Ti/TiW结构可以为一个或多个循环。
4.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法,其特征在于所述金属保护层厚度在4000Å~10000 Å之间。
5.一种LED芯片的结构,包括在衬底上从下至上依次为N型GaN层、有源层、P型GaN层;
P型GaN层表面沉积有金属反射层;
金属反射层表面形成有保护金属层;
所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层,为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构;
在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀,深度至暴露出N型GaN,形成N型电极孔。
6.根据权利要求5所述一种LED芯片的结构,其特征在于所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
7.根据权利要求5所述一种LED芯片的结构,其特征在于所述TiW/Ti/TiW结构可以为一个或多个循环。
8.根据权利要求5所述一种LED芯片的结构,其特征在于所述金属保护层厚度在4000Å~10000 Å之间。
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