CN109326686A - 一种倒装发光二极管芯片的制作方法 - Google Patents

一种倒装发光二极管芯片的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u‑GaN、N‑GaN、MQW、P‑EBL、P‑GaN；2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；3）在P‑GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；4）沉积一次电极；5）生长钝化层，沉积温度200℃~250℃；6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；8）生长二次钝化层；9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系；10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连；本发明利用DBR膜系之间的布儒斯特角的不同，极大的提高光的取出效率。

Description

一种倒装发光二极管芯片的制作方法
技术领域
本发明涉及二极管技术领域，具体涉及一种倒装发光二极管芯片的制作方法。
背景技术
倒装LED芯片由于其低热阻、超电流、免打线、密排列的特点，近年来的应用市场十分巨大，尤其在大功率LED器件以及高分辨率显示上有着突出的优点。目前常用的倒装芯片是在正装LED芯片的基础上加入反射层，并在绝缘反光层上开洞，将N,P电极与PAD相连而制成。
常用的反光层为DBR结构，用Ti3O5和SiO2的叠层结构构成具有高反射效果的膜系。然而DBR结构中，由于光路的限制，在光以布儒斯特角入射的时候，光的p分量的反射率为0。
Rp=tg(i1-i2)/tg(i1+i2)
Rs=-sin(i1-i2)/sin(i1+i2)
其中i1为入射角，i2为折射角；
当i1+i2=90°，tg（i1+i2）→∞，Rp分量无线接近于0；
n1*sin i1=n2*sin i2,当n1为入射介质折射率，n2为出射介质折射率，当i1+i2=90°时，i1称为这个膜系的布儒斯特角iB。
因此光以布儒斯特角入射进入DBR膜系的时候，反射率会降低；在倒装LED芯片中，使用DBR膜系作为反射层，侧向光由于DBR膜系的限制会减少。
在公开日为2015年1月14日公开的一篇中国公开的专利文件CN105773321A中公开了一种具有布拉格反射层的倒装芯片发光二极管及其制备方法，发光二极管包括衬底材料、N型层、发光层、P型层、N电极及多个分散设置的P电极；P型层表面设置布拉格反射层，P电极凸出于布拉格反射层并在布拉格反射层表面形成凸点。制备时：制作外延片；制作电极；在P型层上形成布拉格反射层，使P电极露出于布拉格反射层并在布拉格反射层表面形成凸点；封装固晶。本发明在P型层上设置布拉格反射层，并设置多个凸出于布拉格反射层的P电极，使本发明倒装芯片具有高的光学取出效率，采用多点电极的结构，有利于电流密度均匀性提升，而且电极设计方案更加灵活，突破了现有倒装芯片发光二极管发光效率的技术瓶颈。
但在倒装LED芯片中，使用DBR膜系作为反射层，侧向光由于DBR膜系的限制会减少。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种倒装发光二极管芯片的制作方法，有效的弥补了现有技术存在的缺陷。
本发明使用了一种方法，使用双层DBR膜，双层DBR薄膜之间构造一层较为粗糙的绝缘薄膜，利用DBR膜系之间的布儒斯特角的不同，带来全角度的高反射率，可以极大的提高光的取出效率。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
4）沉积一次电极；
5）生长钝化层，沉积温度200℃~250℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
优选地，所述步骤3）中电流阻挡层为SiO2、MgO、Al2O3中的一种或多种。
优选的，所述步骤3）中透明导电薄膜为掺杂的ZnO薄膜、掺杂的SnO2薄膜的一种或两种；
其中，掺杂的SnO2薄膜的成分为：In2O3和SnO2，质量比mIn：mSn=95:5。
优选的，所述步骤4）中一次电极为Al或Au的多层结构。
优选的，所述步骤5）中钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为SiO2、Al2O3、MgO、SiNx的一种或多种。
优选的，所述步骤6）中高折射率材料为TiO2、Ti3O5、HfO2或ZrO2中的一种；低折射率材料为MgO、MgF2、SiO、SiNx或Al2O3中的一种。
本发明的有益效果是：
在原有结构上增加一层粗糙化的钝化层，在钝化层上面使用一种不同的材料结构构成的DBR膜系，再将二次DBR刻出孔洞，使用三次电极相连，一次DBR与二次DBR使用的材料不同，拥有不同的布儒斯特角，这样就可以得到全角度的高反射率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：
1、PSS衬底；2、N-GaN；3、MQW；4、p-GaN；5、钝化层；6、DBR（一次）；7、一次电极；8、TCL薄膜；9、二次电极；10、二次钝化层；11、DBR（二次）；12、三次电极。
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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
实施例1：
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
其中，电流阻挡层为SiO2；
透明导电薄膜为掺杂的ZnO薄膜；
4）沉积一次电极；
其中，一次电极为Al；
5）生长钝化层，沉积温度200℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
其中，钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为SiO2；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
其中，高折射率材料为ZrO2，低折射率材料为Al2O3；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
实施例2：
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
其中，电流阻挡层为MgO；
透明导电薄膜为掺杂的SnO2薄膜；
4）沉积一次电极；
其中，一次电极为Au；
5）生长钝化层，沉积温度250℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
其中，钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为Al2O3；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
其中，高折射率材料为HfO2，低折射率材料为SiO；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
实施例3：
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
其中，电流阻挡层为Al2O3；
透明导电薄膜为掺杂的ZnO薄膜；
4）沉积一次电极；
其中，一次电极为Au；
5）生长钝化层，沉积温度210℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
其中，钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为MgO；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
其中，高折射率材料为Ti3O5，低折射率材料为MgF2；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
实施例4：
一种倒装发光二极管芯片的制作方法，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
其中，电流阻挡层为SiO2和MgO；
透明导电薄膜为掺杂的SnO2薄膜；
4）沉积一次电极；
其中，其中，一次电极为Al;
5）生长钝化层，沉积温度240℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
其中，钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为SiNx；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
其中，高折射率材料为TiO2，低折射率材料为MgO；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
1）使用MOCVD生长外延层，从下至上依次是PSS衬底、u-GaN、N-GaN、MQW、P-EBL、P-GaN；
2）将外延层清洗干净之后进行ICP刻蚀，刻蚀出N区；
3）在P-GaN上生长电流阻挡层和透明导电薄膜；
4）沉积一次电极；
5）生长钝化层，沉积温度200℃~250℃；
其中，钝化层经PECVD设备处理；
6）沉积一次DBR薄膜，薄膜由高、低折射率的材料交错堆叠；
7）刻蚀DBR，将一次电极露出，然后在DBR上面沉积部分金属电极与一次电极相连；
8）生长二次钝化层；
9）在二次钝化层上生长第二次DBR，第二次DBR要求与第一次DBR不同的膜系，也是由高、低折射率的材料交错堆叠而成；
10）将二次DBR也刻到金属层，用金属层与三次电极相连。
2.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述步骤3）中电流阻挡层为SiO2、MgO、Al2O3中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述步骤3）中透明导电薄膜为掺杂的ZnO薄膜、掺杂的SnO2薄膜的一种或两种；
其中，掺杂的SnO2薄膜的成分为：In2O3和SnO2，质量比mIn：mSn=95:5。
4.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述步骤4）中一次电极为Al或Au的多层结构。
5.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述步骤5）中钝化层表面含有薄膜，薄膜的成分为SiO2、Al2O3、MgO、SiNx的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的倒装发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述步骤6）中高折射率材料为TiO2、Ti3O5、HfO2或ZrO2中的一种；低折射率材料为MgO、MgF2、SiO、SiNx或Al2O3中的一种。
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