CN114068782A - 一种倒装led芯片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种倒装LED芯片及其制备方法，通过将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面，且在所述凹槽的侧壁附有隔离层，所述隔离层包括透明绝缘材料；再者，通过金属反射层覆盖所述台面并延伸至所述隔离层的表面，使金属反射层通过所述隔离层与所述第一型半导体层和有源区相互隔离。通过隔离层的透明、绝缘效果，可以将反射层制作到外延叠层的凹槽侧壁，实现反射层面积的增大，从而提高LED芯片的发光亮度。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种倒装LED芯片及其制备方法。
背景技术
随着LED技术的快速发展以及LED光效的逐步提高，LED的应用也越来越广泛，人们越来越关注LED在显示屏的发展前景。LED芯片，作为LED灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的N型电极和P型电极。所述外延片包括P型半导体层、N型半导体层以及位于所述N型半导体层和P型半导体层之间的有源层，当有电流通过LED芯片时，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得LED芯片发光。
LED芯片通常包括正装LED芯片和倒装LED芯片，其中，现有的正装LED芯片，其出光面和电极面在同一面，出光会受到电极的遮挡，影响取光效率；倒装LED芯片，通过在正面设置反射层，使光从背面取出，正面布置电极结构，实现了芯片的光电分离。然而当使用金属反射镜时，如说明书附图1所示，其既作为P电极的接触层又作为光的反射层，只能设置于P型半导体层的上方，其面积受限于P型半导体层的面积，因此，反射面积有限，而反射层面积与芯片亮度有直接相关性，直接影响亮度。
有鉴于此，为克服现有技术倒装LED芯片的上述缺陷，本发明人专门设计了一种倒装LED芯片及其制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倒装LED芯片及其制备方法，以提高倒装LED芯片的发光亮度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种倒装LED芯片，包括：
衬底；
设置于所述衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
隔离层，其附着于所述凹槽的侧壁，且包括透明绝缘材料；
金属反射层，其覆盖所述台面并延伸至所述隔离层的表面，且所述金属反射层通过所述隔离层与所述第一型半导体层和有源区相互隔离；
绝缘保护层，其覆盖所述金属反射层，且裸露所述凹槽及位于所述台面的金属反射层的部分表面；
第一电极，其层叠于所述凹槽的裸露部；
第二电极，其层叠于所述金属反射层的裸露部，且第一电极和所述第二电极相互远离设置。
优选地，所述隔离层包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
优选地，在所述隔离层中，靠近所述外延叠层的一侧为所述透明氧化层，靠近所述金属反射层的一侧为所述氮化硅层。
优选地，所述透明氧化层包括氧化钛、氧化硅、氧化铝中的一种或多种。
优选地，所述外延叠层具有至少一衬底裸露部，其中，所述隔离层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底。
优选地，所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；所述隔离层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周。
优选地，所述金属反射层包括沿所述外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层。
优选地，所述金属扩散阻挡层包括导电性金属扩散阻挡层。
优选地，所述导电性金属扩散阻挡层包括Ti合金中的一种或多种。
本发明还提供了一种倒装LED芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S01、提供一衬底；
步骤S02、层叠一外延叠层于所述衬底表面，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
步骤S03、将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层，形成凹槽及台面；
步骤S04、对所述外延叠层的边缘进行蚀刻形成衬底裸露部；
步骤S05、生长一隔离层，其以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并覆盖所述外延叠层；
步骤S06、通过刻蚀工艺，使所述隔离层至少裸露所述台面的部分表面；
步骤S07、沉积一金属反射层，所述金属反射层包括沿所述外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层，且所述金属反射层具有裸露所述凹槽底部的第一通孔；
步骤S08、生长一绝缘保护层，其覆盖所述金属反射层；
步骤S09、对所述绝缘保护层沿所述台面的部分表面和所述第一通孔方向进行刻蚀，使所述绝缘保护层裸露所述凹槽及位于所述台面的金属反射层的部分表面；
步骤S10、制作第一电极和一第二电极，所述第一电极层叠于所述凹槽的裸露部，所述第二电极层叠于所述金属反射层的裸露部，且第一电极和所述第二电极相互远离设置。
优选地，所述隔离层包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
优选地，所在所述隔离层中，靠近所述外延叠层的一侧为所述透明氧化层，靠近所述金属反射层的一侧为所述氮化硅层。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的倒装LED芯片，通过将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面，且在所述凹槽的侧壁附有隔离层，所述隔离层包括透明绝缘材料；再者，通过金属反射层覆盖所述台面并延伸至所述隔离层的表面，使金属反射层通过所述隔离层与所述第一型半导体层和有源区相互隔离。通过隔离层的透明、绝缘效果，可以将反射层制作到外延叠层的凹槽侧壁，实现反射层面积的增大，从而提高LED芯片的发光亮度。
其次，所述隔离层包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构，且靠近所述外延叠层的一侧为所述透明氧化层，靠近所述金属反射层的一侧为所述氮化硅层。从而，通过透明氧化层的透明、绝缘效果，有效隔离金属反射层与第一型半导体层和有源区，并保证光透过隔离层后经由金属反射层进行有效反射；同时，由于氮化硅是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有很好的化学稳定性及抗氧化能力，因此，在本申请的方案中，在隔离层的表面即靠近所述金属反射层的一侧为氮化硅层，可有效防止金属反射层中的金属扩散。
然后，所述隔离层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周，可进一步加固所述金属反射层与隔离层和外延叠层的附着关系，从而更好地防止金属反射层与外延叠层脱落。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的倒装LED芯片的制备方法，在实现上述倒装LED芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的倒装LED芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的倒装LED芯片的结构示意图；
图3.1至图3.10为本发明实施例所提供的倒装LED芯片的制备方法步骤所对应的结构示意图；
图中符号说明：1、衬底，2、第一型半导体层，3、有源区，4、第二型半导体层，5、金属反射层，5.1、第一通孔，6、绝缘保护层，7、第一电极，8、第二电极，9、隔离层，10、台面，11、凹槽，12、衬底裸露部。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
一种倒装LED芯片，如图2所示，包括：
衬底1；
设置于衬底1表面的外延叠层，外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4，且外延叠层的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2形成凹槽11及台面10；第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向外延叠层；
隔离层9，其附着于凹槽11的侧壁，且包括透明绝缘材料；
金属反射层5，其覆盖台面10并延伸至隔离层9的表面，且金属反射层5通过隔离层9与第一型半导体层2和有源区3相互隔离；
绝缘保护层6，其覆盖金属反射层5，且裸露凹槽11及位于台面10的金属反射层5的部分表面；
第一电极7，其层叠于凹槽11的裸露部；
第二电极8，其层叠于金属反射层5的裸露部，且第一电极7和第二电极8相互远离设置。
值得一提的是，衬底的类型在本实施例的倒装LED芯片不受限制，例如，所述衬底可以是但不限于蓝宝石衬底、硅衬底等。另外，所述外延叠层的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层的类型在本实施例的倒装LED芯片也可以不受限制，例如，所述第一型半导体层可以是但不限于氮化镓层，相应地，所述第二型半导体层可以是但不限于氮化镓层；
值得一提的是，绝缘保护层的材料可以是但不限于SiO2(二氧化硅)。
本发明实施例中，隔离层9包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
本发明实施例中，在隔离层9中，靠近外延叠层的一侧为透明氧化层，靠近金属反射层5的一侧为氮化硅层。
本发明实施例中，透明氧化层包括氧化钛、氧化硅、氧化铝中的一种或多种。
本发明实施例中，外延叠层具有至少一衬底裸露部12，其中，隔离层9以被保持在衬底裸露部12的方式层叠于衬底1。
本发明实施例中，衬底裸露部12环绕外延叠层的四周；隔离层9以被保持在衬底裸露部12的方式层叠于衬底1，并环绕外延叠层的四周。
本发明实施例中，金属反射层5包括沿外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层。
本发明实施例中，金属扩散阻挡层包括导电性金属扩散阻挡层。
本发明实施例中，导电性金属扩散阻挡层包括Ti合金中的一种或多种。
本发明实施例还提供了一种倒装LED芯片的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤S01、如图3.1所示，提供一衬底1；
步骤S02、如图3.2所示，层叠一外延叠层于衬底1表面，外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层2、有源区3以及第二型半导体层4，第一方向垂直于衬底1，并由衬底1指向外延叠层；
步骤S03、如图3.3所示，将外延叠层的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2，形成凹槽11及台面10；
步骤S04、如图3.4所示，对外延叠层的边缘进行蚀刻形成衬底裸露部12；
步骤S05、如图3.5所示，生长一隔离层9，其以被保持在衬底裸露部12的方式层叠于衬底1，并覆盖外延叠层；
步骤S06、如图3.6所示，通过刻蚀工艺，使隔离层9至少裸露台面10的部分表面；
步骤S07、如图3.7所示，沉积一金属反射层5，金属反射层5包括沿外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层，且金属反射层5具有裸露凹槽11底部的第一通孔5.1；
步骤S08、如图3.8所示，生长一绝缘保护层6，其覆盖金属反射层5；
步骤S09、如图3.9所示，对绝缘保护层6沿台面10的部分表面和第一通孔5.1方向进行刻蚀，使绝缘保护层6裸露凹槽11及位于台面10的金属反射层5的部分表面；
步骤S10、如图3.10所示，制作第一电极7和一第二电极8，第一电极7层叠于凹槽11的裸露部，第二电极8层叠于金属反射层5的裸露部，且第一电极7和第二电极8相互远离设置。
本发明实施例中，隔离层9包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
本发明实施例中，所在隔离层9中，靠近外延叠层的一侧为透明氧化层，靠近金属反射层5的一侧为氮化硅层。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的倒装LED芯片，通过将外延叠层的局部区域蚀刻至部分的第一型半导体层2形成凹槽11及台面10，且在凹槽11的侧壁附有隔离层9，隔离层9包括透明绝缘材料；再者，通过金属反射层5覆盖台面10并延伸至隔离层9的表面，使金属反射层5通过隔离层9与第一型半导体层2和有源区3相互隔离。通过隔离层9的透明、绝缘效果，可以将反射层制作到外延叠层的凹槽11侧壁，实现反射层面积的增大，从而提高LED芯片的发光亮度。
其次，隔离层9包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构，且靠近外延叠层的一侧为透明氧化层，靠近金属反射层5的一侧为氮化硅层。从而，通过透明氧化层的透明、绝缘效果，有效隔离金属反射层5与第一型半导体层2和有源区3，并保证光透过隔离层9后经由金属反射层5进行有效反射；同时，由于氮化硅是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有很好的化学稳定性及抗氧化能力，因此，在本申请的方案中，在隔离层9的表面即靠近金属反射层5的一侧为氮化硅层，可有效防止金属反射层5中的金属扩散。
然后，隔离层9以被保持在衬底裸露部12的方式层叠于衬底1，并环绕外延叠层的四周，可进一步加固金属反射层5与隔离层9和外延叠层的附着关系，从而更好地防止金属反射层5与外延叠层脱落。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的倒装LED芯片的制备方法，在实现上述倒装LED芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单便捷，便于生产化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种倒装LED芯片，其特征在于，包括：
衬底；
设置于所述衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
隔离层，其附着于所述凹槽的侧壁表面，且包括透明绝缘材料；
金属反射层，其覆盖所述台面并延伸至所述隔离层的表面，且所述金属反射层通过所述隔离层与所述第一型半导体层和有源区相互隔离；
绝缘保护层，其覆盖所述金属反射层，且裸露所述凹槽及位于所述台面的金属反射层的部分表面；
第一电极，其层叠于所述凹槽的裸露部；
第二电极，其层叠于所述金属反射层的裸露部，且第一电极和所述第二电极相互远离设置。
2.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述隔离层包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
3.根据权利要求2所述的倒装LED芯片，其特征在于，在所述隔离层中，靠近所述外延叠层的一侧为所述透明氧化层，靠近所述金属反射层的一侧为所述氮化硅层。
4.根据权利要求2或3所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述透明氧化层包括氧化钛、氧化硅、氧化铝中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述外延叠层具有至少一衬底裸露部，其中，所述隔离层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底。
6.根据权利要求5所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；所述隔离层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周。
7.根据权利要求1所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述金属反射层包括沿所述外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层。
8.根据权利要求7所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述金属扩散阻挡层包括导电性金属扩散阻挡层。
9.根据权利要求8所述的倒装LED芯片，其特征在于，所述导电性金属扩散阻挡层包括Ti合金中的一种或多种。
10.一种倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S01、提供一衬底；
步骤S02、层叠一外延叠层于所述衬底表面，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；
步骤S03、将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层，形成凹槽及台面；
步骤S04、对所述外延叠层的边缘进行蚀刻形成衬底裸露部；
步骤S05、生长一隔离层，其以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并覆盖所述外延叠层；
步骤S06、通过刻蚀工艺，使所述隔离层至少裸露所述台面的部分表面；
步骤S07、沉积一金属反射层，所述金属反射层包括沿所述外延结构表面依次堆叠的金属反射镜和金属扩散阻挡层，且所述金属反射层具有裸露所述凹槽底部的第一通孔；
步骤S08、生长一绝缘保护层，其覆盖所述金属反射层；
步骤S09、对所述绝缘保护层沿所述台面的部分表面和所述第一通孔方向进行刻蚀，使所述绝缘保护层裸露所述凹槽及位于所述台面的金属反射层的部分表面；
步骤S10、制作第一电极和一第二电极，所述第一电极层叠于所述凹槽的裸露部，所述第二电极层叠于所述金属反射层的裸露部，且第一电极和所述第二电极相互远离设置。
11.根据权利要求10所述的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述隔离层包括透明氧化层和氮化硅层的堆叠结构。
12.根据权利要求11所述的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所在所述隔离层中，靠近所述外延叠层的一侧为所述透明氧化层，靠近所述金属反射层的一侧为所述氮化硅层。
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