CN108400216A - 一种led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED芯片及其制备方法，包括：提供一外延片；在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层；在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应；将完成上述步骤的所述外延片与具有第二键合层的硅片对位贴位，使所述第一键合层和所述第二键合层键合；剥离所述外延片的衬底和截止层，使所述外延片的欧姆接触层形成电极；在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种LED芯片及其制备方法。
背景技术
LED芯片是平板电脑、LED灯等的核心组件，也就是指的PN结。其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。
目前，四元系LED倒装芯片大多在半导体中的GaP层和反射层之间生长一层非导电的介质膜，为保证GaP层与反射层的导电性能，介质膜上会蚀刻出一定排布的介质孔，反射层的金属通过介质孔与GaP层相连，二者通过合金工艺形成有效的欧姆接触，但是，在介质孔内反射层的金属在和GaP层经过合金工艺形成欧姆接触以后，会形成欧姆接触区域，该区域会形成吸光的效果，影响了LED芯片的整体亮度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种LED芯片及其制备方法，用于解决现有技术中LED芯片亮度较低的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种LED芯片的制备方法，包括：
提供一外延片；
在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层；
在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应；
将完成上述步骤的所述外延片与具有第二键合层的硅片对位贴位，使所述第一键合层和所述第二键合层键合；
剥离所述外延片的衬底和截止层，使所述外延片的欧姆接触层形成电极；
在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
可选地，在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述单晶层之上形成介质层；
通过涂布工艺在所述介质层上形成光刻胶；
通过光刻工艺在所述光刻胶上形成对应所述若干介质孔的图案；
以形成所述图案的所述光刻胶为掩膜板，通过刻蚀工艺在所述介质层形成所述若干介质孔；
通过剥离工艺去除所述掩膜板。
可选地，所述镜面反射层的镀材金属的功函数大于设定功函数阈值。
可选地，在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，包括：
通过蒸镀工艺在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层。
可选地，所述介质层的厚度为通过半导体中量子阱发光波长与介质层的折射率计算得到。
可选地，所述单晶层的掺杂浓度大于浓度阈值。
可选地，使所述外延片的欧姆接触层形成电极的工艺，包括：
通过蚀刻工艺使所述外延片的欧姆接触层形成电极。
可选地，在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
第二方面，本申请实施例提供了一种LED芯片，基于上述的LED芯片的制备方法制备。
本发明实施例提供的LED芯片，在制备LED芯片时，在单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层，在介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应。这样，可以避免了高温合金工艺，介质孔内无欧姆接触导致的吸光效果，通过遂穿效应形成的介质孔可以有效反射，提高了出光效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的制备方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种外延片的结构示意图；
图3示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的第一种中间结构示意图；
图4示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的第二种中间结构示意图；
图5示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的第三种中间结构示意图；
图6示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的第四种中间结构示意图；
图7示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的第五种中间结构示意图；
图8示出了本发明实施例所提供的一种LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种LED芯片的制备方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
S101，提供一外延片；
这里，外延片一般包括砷化镓(GaAs)衬底、截止层、具有砷化镓(GaAs)的欧姆接触层、电流扩展层、N性半导体、量子阱、P型半导体、具有磷化镓(GaP)的欧姆接触层，结构可参考图2。
S102，在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层；
这里，单晶层可以是磷化镓(GaP)层，GaP层的掺杂浓度大于浓度阈值，上述浓度阈值一般为3×e19，本申请对此不予限制；介质层一般为二氧化硅介质层，介质层的厚度可以通过以下公式计算得到：
η＝λ/4n
其中，η为介质层的厚度，λ为外延片中量子阱的发光波长，n为介质层的折射率。
可选地，在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述单晶层之上形成介质层；
通过涂布工艺在所述介质层上形成光刻胶；
通过光刻工艺在所述光刻胶上形成对应所述若干介质孔的图案；
以形成所述图案的所述光刻胶为掩膜板，通过刻蚀工艺在所述介质层形成所述若干介质孔；
通过剥离工艺去除所述掩膜板。
所述介质层的厚度为通过半导体中量子阱发光波长与介质层的折射率计算得到。
这里，涂布工艺、光刻工艺、剥离工艺在现有技术中已有详细的介绍，此处不再进行过多说明。
在具体实施中，在外延片10的单晶层11上形成介质层12，介质层一般为二氧化硅(SiO2)介质层，形成介质层12的工艺可以是涂布工艺等，在形成介质层12后，进一步通过涂布工艺在介质层12上形成光刻胶13，通过光刻工艺在光刻胶13上形成若干个介质孔121的图案，介质孔121的可以是圆形、四边形、椭圆形等等，介质孔121的宽度可以相同，也可以是不同的，可根据实际情况确定，本申请对此不予限制，可参考图3。
参考图4，在光刻胶上形成若干介质孔的图案后，以光刻胶作为掩膜版，采用蚀刻工艺在介质层形成对应若干介质孔图案的介质孔，进一步，通过剥离工艺去除光刻胶，这样，介质层中就形成了介质孔，可参考图5。
S103，在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应；
这里，镜面反射层的材质一般为金属材质，例如，金、银、铜等金属；第一键合层的材质一般也为金属材质，例如，金、银、铜等金属，本申请对此不予限制。镜面反射层的镀材金属的功函数大于设定功函数阈值，其中，设定功函数阈值一般为4。
可选地，在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，包括：
通过蒸镀工艺在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层。
其中，蒸镀工艺可以包括电子束蒸镀工艺；也可以通过磁控溅射工艺、化学气象沉淀工艺形成镜面反射层，本申请对此不予限制。
在具体实施中，可以通过蒸镀工艺在介质层之上形成镜面反射层14，随后，可以在镜面反射层之上形成第一键合层(未示出)，得到的结构图可以参考图6。这样，在GaP层高掺的前提条件下，外延片和GaP层在介质孔区域内与镜面反射层具有合适功函数的金属材料接触，其接触界面可形成一道高且薄的势垒，电子根据隧穿效应通过接触界面，可以避免高温合金工艺，由于该隧穿效应无需高温退火即可形成，因此，可以在LED芯片的制造工艺中移除GaP层与镜面反射层合金的工序，其介质孔内无欧姆融合的吸光效果，可正常反射量子阱P面的出光，保证介质孔内同样可以形成有效的光反射效果。
由于现有技术采用高温合金工艺使GaP层与镜面反射层形成欧姆接触，镜面反射层的金属经由高温退火后，扩散进入GaP层内部掺杂浓度相对较低的区域，而表面掺杂浓度最高的区域反而未得到充分的利用，因此，本申请为经过高温合金工序，金属可与GaP层的表层掺杂浓度最高的区域直接作用，有效降低电压。GaP层与镜面反射层接触界面形成隧穿效应，相当于在LED芯片的电路中串联了一个小的电容作为负载，该电容可对静电冲击起缓冲作用，有利于提升芯片抗静电冲击的性能。
由于现有技术由于镜面反射层蒸镀后需高温合金工艺是GaP层与镜面反射层在介质孔内形成欧姆接触，而为保证键合效果，后续蒸镀的键合层则不能经过合金工序。因此，现有工艺必须按照“蒸镀→合金→蒸镀”三步进行。本申请由于去除了合金工序，两步蒸镀可直接合并为一步，简化了工艺流程。
S104，将完成上述步骤的所述外延片与具有第二键合层的硅片对位贴位，使所述第一键合层和所述第二键合层键合；
在具体实施中，将完成上述工序的外延片与已蒸镀键合层15的硅片16相对键合，参考图7。
S105，剥离所述外延片的衬底和截止层，使所述外延片的欧姆接触层形成电极；
可选地，使所述外延片的欧姆接触层形成电极的工艺，包括：
通过蚀刻工艺使所述外延片的欧姆接触层形成电极。
在具体实施中，可以通过剥离工艺去除外延片的衬底和截止层，通过涂布工艺在欧姆接触层形成光刻胶，通过光刻工艺在光刻胶上形成电极的图形，通过蒸镀工艺在光刻胶上形成金属层，依次剥离光刻胶上的金属层和光刻胶，这样，欧姆接触层未被剥离的金属层就会形成电极，通过高温合金工艺使欧姆接触层上的接触层与欧姆接触层的GaAs接触最终得到电极18，形成的LED芯片可参考图8，高温合金工艺、光刻工艺、蒸镀工艺、涂布工艺在现有技术中已有详细的介绍，此处不再进行详细说明。
S106，在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
可选地，在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
在具体实施中，参考图8，硅片的一面具有第二键合层，在硅片的另一面通过涂布工艺形成金属层17，金属层的材质一般为金，本申请对此不予限制；涂布工艺在现有技术中也有详细的介绍，此处不再进行过多说明。
本发明实施例提供的LED芯片，在制备LED芯片时，在单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层，在介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应。这样，可以避免了高温合金工艺，介质孔内无欧姆接触导致的吸光效果，通过遂穿效应形成的介质孔可以有效反射，提高了出光效率。
本申请实施例提供了一种LED芯片，该LED芯片通过上述的LED芯片制备方法制备而成。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。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所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种LED芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供一外延片；
在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层；
在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，使所述镜面反射层与所述介质孔暴露的所述单晶层形成遂穿效应；
将完成上述步骤的所述外延片与具有第二键合层的硅片对位贴位，使所述第一键合层和所述第二键合层键合；
剥离所述外延片的衬底和截止层，使所述外延片的欧姆接触层形成电极；
在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述单晶层之上形成具有若干介质孔的介质层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述单晶层之上形成介质层；
通过涂布工艺在所述介质层上形成光刻胶；
通过光刻工艺在所述光刻胶上形成对应所述若干介质孔的图案；
以形成所述图案的所述光刻胶为掩膜板，通过刻蚀工艺在所述介质层形成所述若干介质孔；
通过剥离工艺去除所述掩膜板。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜面反射层的镀材金属的功函数大于设定功函数阈值。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层，包括：
通过蒸镀工艺在所述介质层之上依次形成镜面反射层和第一键合层。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质层的厚度为通过半导体中量子阱发光波长与介质层的折射率计算得到。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单晶层的掺杂浓度大于浓度阈值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述外延片的欧姆接触层形成电极的工艺，包括：
通过蚀刻工艺使所述外延片的欧姆接触层形成电极。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层的工艺，包括：
通过涂布工艺在所述硅片的与所述第二键合层相反的一面形成金属层。
9.一种LED芯片，其特征在于，基于权利要求1-8任一项所述的LED芯片的制备方法制备。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201810217839.9A CN108400216A (zh) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | 一种led芯片及其制备方法 |
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| CN108400216A true CN108400216A (zh) | 2018-08-14 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114335277A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102906888A (zh) * | 2010-04-29 | 2013-01-30 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 带有沟槽和顶部接触的发光装置 |
-
2018
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Patent Citations (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114335277A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-04-12 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种增强出光效率的发光二极管及其制备方法 |
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