CN116130575A - 改善可靠性的发光二极管及其制备方法 - Google Patents
改善可靠性的发光二极管及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116130575A CN116130575A CN202310009710.XA CN202310009710A CN116130575A CN 116130575 A CN116130575 A CN 116130575A CN 202310009710 A CN202310009710 A CN 202310009710A CN 116130575 A CN116130575 A CN 116130575A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- metal layer
- emitting diode
- electrode
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 204
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 204
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 32
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 27
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 18
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 322
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 6
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本公开提供了一种改善可靠性的发光二极管及其制备方法,属于光电子制造技术领域。该发光二极管包括:衬底、外延层和电极,所述衬底、所述外延层和所述电极依次层叠,所述电极包括第一金属层和第二金属层,所述第一金属层层叠在所述外延层上,所述第二金属层覆盖在所述第一金属层的表面,且所述第二金属层的边缘与所述外延层的贴合,所述第一金属层为AlCu合金层,所述第二金属层为惰性金属层。本公开实施例能改善电极中的Al层不稳定且容易出现孔洞的问题,提升发光二极管的可靠性。
Description
技术领域
本公开涉及光电子制造技术领域,特别涉及一种改善可靠性的发光二极管及其制备方法。
背景技术
发光二极管(英文:Light Emitting Diode,简称:LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品,具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点,广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。
相关技术中,发光二极管通常包括衬底、外延层和电极,衬底、外延层和电极依次层叠。通常电极为依次层叠的Al层、Cr层和Ti层。
电极通常采用蒸镀的方式制作,由于金属Al属于较活泼金属,在制作过程中Al材料容易出现迁移,导致Al层不稳定,且蒸镀形成的Al层容易出现孔洞的问题,进而影响发光二极管的芯片质量。
发明内容
本公开实施例提供了一种改善可靠性的发光二极管及其制备方法,能改善电极中的Al层不稳定且容易出现孔洞的问题,提升发光二极管的可靠性。所述技术方案如下:
一方面,本公开实施例提供了一种发光二极管,所述发光二极管包括:衬底、外延层和电极,所述衬底、所述外延层和所述电极依次层叠,所述电极包括第一金属层和第二金属层,所述第一金属层层叠在所述外延层上,所述第二金属层覆盖在所述第一金属层的表面,且所述第二金属层的边缘与所述外延层的贴合,所述第一金属层为AlCu合金层,所述第二金属层为惰性金属层。
可选地,所述第一金属层的厚度范围为1000埃至2000埃。
可选地,所述第一金属层的厚度与所述第二金属层的厚度的比值范围为1/5至1/2。
可选地,所述第二金属层包括惰性金属层,所述惰性金属层包括Ti层和Au层中一种,或者,所述惰性金属层包括Ti层和Au层的叠层。
可选地,所述第二金属层包括依次层叠的两层所述惰性金属层,第一层所述惰性金属层覆盖在所述第一金属层的表面,且第一层所述惰性金属层的边缘与所述外延层的贴合,第二层所述惰性金属层覆盖在第一层所述惰性金属层的表面,且第二层所述惰性金属层的边缘与所述外延层的贴合。
另一方面,本公开实施例还提供了一种发光二极管的制备方法,所述制备方法包括:提供一衬底;在所述衬底上形成外延层;在所述外延层上制作电极,所述电极包括依次层叠在所述外延层上的第一金属层和第二金属层,所述第二金属层覆盖在所述第一金属层的表面,且所述第二金属层的边缘与所述外延层的贴合,所述第一金属层为AlCu合金层,所述第二金属层为惰性金属层。
可选地,所述在所述外延层上制作电极,包括:将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上,所述镀膜机包括离子源和蒸镀源,所述离子源用于产生离子束流,所述蒸镀源用于蒸发待蒸镀金属;开启所述离子源和所述蒸镀源,在所述外延层上蒸镀形成所述第一金属层和所述第二金属层。
可选地,所述将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上之后,所述方法还包括:将所述镀膜机的腔室抽真空至10-3pa以下。
可选地,所述镀膜机还包括注气管道,所述注气管道的一端与所述镀膜机的腔室连通;所述开启所述离子源和所述蒸镀源之前,所述方法还包括:导通所述注气管道,向所述镀膜机的腔室内注入惰性气体。
可选地,所述将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上,包括:调整所述载具的角度,使所述蒸镀源位于垂直所述衬底的直线上。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本公开实施例提供的发光二极管中电极包括依次层叠的第一金属层和第二金属层,第一金属层是AlCu合金层,即通过AlCu来代替相关技术中的Al材料。由于AlCu合金在高温下更稳定,在制作过程中相比于Al材料,不容易出现迁移而导致金属层不稳定的问题,且在蒸镀金属层时,由于AlCu合金更稳定,因此蒸镀形成的AlCu合金层也不容易出现孔洞的问题,从而能改善发光二极管的芯片质量,并提升发光二极管的可靠性。
同时,第二金属层覆盖第一金属层,由于第二金属层为惰性金属层,这样采用惰性金属包围第一金属层的方式,能有效地保护第一金属层,防止第一金属层在后续制备工艺中出现迁移或孔洞的问题,提升发光二极管的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案,下面将对实施例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公开的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种发光二极管的结构示意图;
图2是本公开实施例提供的一种发光二极管的电极结构示意图;
图3是本公开实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程图;
图4是本公开实施例提供的一种蒸镀机的结构示意图;
图5是相关技术提供的一种蒸镀机的结构示意图。
图中个标记说明如下:
10、衬底;
20、外延层;
30、电极;310、第一金属层;320、第二金属层;321、Ti层;322、Au层;
40、腔室;41、离子源;42、蒸镀源;43、载具;44、承载盘;45、注气管道;46、垫块。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则所述相对位置关系也可能相应地改变。
图1是本公开实施例提供的一种发光二极管的结构示意图。如图1所示,发光二极管包括:衬底10、外延层20和电极30,衬底10、外延层20和电极30依次层叠。
图2是本公开实施例提供的一种发光二极管的电极30结构示意图。如图2所示,电极30包括第一金属层310和第二金属层320,第一金属层310和第二金属层320层叠在外延层20上,第二金属层320覆盖在第一金属层310的表面,且第二金属层320的边缘与外延层20的贴合,第一金属层310为AlCu合金层,第二金属层320为惰性金属层。
本公开实施例提供的发光二极管中电极30包括依次层叠的第一金属层310和第二金属层320,第一金属层310是AlCu合金层,即通过AlCu来代替相关技术中的Al材料。由于AlCu合金在高温下更稳定,在制作过程中相比于Al材料,不容易出现迁移而导致金属层不稳定的问题,且在蒸镀金属层时,由于AlCu合金更稳定,因此蒸镀形成的AlCu合金层也不容易出现孔洞的问题,从而能改善发光二极管的芯片质量,并提升发光二极管的可靠性。
同时,第二金属层320覆盖第一金属层310,由于第二金属层320为惰性金属层,这样采用惰性金属包围第一金属层310的方式,能有效地保护第一金属层310,防止第一金属层310在后续制备工艺中出现迁移或孔洞的问题,提升发光二极管的可靠性。
可选地,第一金属层310的厚度范围为1000埃至2000埃。其中,厚度是指垂直于衬底10的方向上的尺寸。
示例性地,第一金属层310的厚度为1500埃。
将第一金属层310的厚度设置为上述范围内,保证第一金属层310有足够厚度,即让第一金属层310中有足量的Al成分,以保证电极30整体的导电性能和可靠性。
可选地,第一金属层310的厚度与第二金属层320的厚度的比值范围为1/5至1/2。
本公开实施例中,第二金属层320是用于包围第一金属层310的保护结构,因此,将第二金属层320设置成比第一金属层310更厚,能保证第二金属层320对第一金属层310的包覆效果,并提升第二金属层320保护第一金属层310的能力。
示例性地,第一金属层310的厚度为1500埃,第一金属层310的厚度与第二金属层320的厚度比为1/2,即第二金属层320的厚度为3000埃。
可选地,惰性金属层包括Ti层321和Au层322中一种,或者,惰性金属层包括Ti层321和Au层322的叠层。
通过将第二金属层320设置为惰性金属层,让惰性金属层对含有Al材料的较为活泼的第一金属层310进行保护,使第一金属层310在后续制程中不会出现被氧化、被腐蚀、空洞的异常现象,从而提高发光二极管的可靠性。
示例性地,如图2所示,第二金属层320包括依次层叠的两层惰性金属层,第一层惰性金属层覆盖在第一金属层310的表面,且第一层惰性金属层的边缘与外延层20的贴合,第二层惰性金属层覆盖在第一层惰性金属层的表面,且第二层惰性金属层的边缘与外延层20的贴合。
其中,第一层惰性金属层可以是Au层322,第二层惰性金属层可以是Ti层321。
由于Au的导电性能较好,而Ti具有良好的稳定性不易被氧化、腐蚀,因而通过设置Ti层321包覆Au层322,以保护Au层322,让第二金属层320也具有良好的导电性能,提升电极30整体的导电性。
本公开实施例中,外延层20可以包括依次层叠于衬底10上的p-GaP欧姆接触层、p-AlInP限制层、AlInP过渡层、第一u-AlGaInP层、有源层、第二u-AlGaInP层、n-AlInP限制层、n-AlGaInP电流阻挡层、n-AlGaInP窗口层和n-GaAs欧姆接触层。
其中,衬底10为蓝宝石衬底10、硅衬底10或碳化硅衬底10。衬底10可以为平片衬底10,也可以为图形化衬底10。
作为示例,本公开实施例中,衬底10为蓝宝石衬底10。蓝宝石衬底10为一种常用衬底10,技术成熟,成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底10或蓝宝石平片衬底10。
其中,电极30可以包括n电极30和p电极30,n电极30位于n-GaAs欧姆接触层的表面。在n-GaAs欧姆接触层的表面具有延伸至p-GaP欧姆接触层的凹槽,p电极30则设置在凹槽的表面,以与p-GaP欧姆接触层连接。
可选地,发光二极管还可以包括钝化层,钝化层至少覆盖p-GaP欧姆接触层被凹槽暴露的表面、n-GaAs欧姆接触层的表面、n电极30、被凹槽暴露的表面和p电极30的表面。
可选地,p-GaP欧姆接触层的厚度范围为5μm至8μm。
p-GaP欧姆接触层的厚度,可以满足在p-GaP欧姆接触层上进行p电极30的制备的要求,并且厚度在此范围内的p-GaP欧姆接触层整体的质量较好,可以保证p电极30的稳定制备与连接,保证最终得到的红光发光二极管的发光效率。
可选地,p-AlInP限制层的厚度范围为280nm至400nm。得到的发光二极管的质量较好。
可选地,AlInP过渡层的厚度范围为250nm至350nm。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,第一u-AlGaInP层的厚度范围为50nm至90nm。
可选地,有源层设置为包括多个周期交替生长的AlGaInP阱层与AlGaInP垒层,AlGaInP阱层与AlGaInP垒层中Al的组分不同。
示例性地,有源层的整体厚度范围可为150nm至200nm。
可选地,第二u-AlGaInP层的厚度范围为40nm至90um。
可选地,n-AlInP限制层的厚度范围为200nm至500nm。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,n-AlGaInP窗口层的厚度范围为0.4μm至0.8um。可以提供光线足够的出光空间。
可选地,n-AlGaInP电流扩展层的厚度范围为1μm至2um。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,n-AlGaInP窗口层的厚度范围为1μm至2um。得到的发光二极管的质量较好。
可选地,钝化层的材料为SixN。SixN具有良好的高介电常数与绝缘性,有效避免电极30以及pn结出现漏电的可能,保证发光二极管的稳定使用,并有效降低漏电的可能性,提高发光二极管的可靠性。
可选地,钝化层的材料为SixN的前提下,钝化层的厚度范围可为300nm至500nm。
钝化层的厚度在以上范围内,可以更有效地避免pn结漏电以及p电极30与n-GaAs欧姆接触层产生接触的可能性,提高发光二极管的使用稳定性。
本公开实施例提供的发光二极管,可以通过在200℃至600℃的温度下,查看芯片的可靠性及寿命,也可通过圆片进行溶液浸泡不同时长来监控芯片的可靠性及寿命,实现可及时监控镀膜质量及芯片使用可靠性。
图3是本公开实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程图。如图3所示,该制备方法包括:
步骤101:提供一衬底10。
步骤102:在衬底10上形成外延层20。
步骤103:在外延层20上制作电极30。
其中,电极包括依次层叠在外延层上的第一金属层和第二金属层,第二金属层覆盖在第一金属层的表面,且第二金属层的边缘与外延层的贴合,第一金属层为AlCu合金层,第二金属层为惰性金属层。
本公开实施例提供的发光二极管的制备方法中,制备的电极30包括依次层叠的第一金属层310和第二金属层320,第一金属层310是AlCu合金层,即通过AlCu来代替相关技术中的Al材料。由于AlCu合金在高温下更稳定,在制作过程中相比于Al材料,不容易出现迁移而导致金属层不稳定的问题,且在蒸镀金属层时,由于AlCu合金更稳定,因此蒸镀形成的AlCu合金层也不容易出现孔洞的问题,从而能改善发光二极管的芯片质量,并提升发光二极管的可靠性。
同时,第二金属层320覆盖第一金属层310,由于第二金属层320为惰性金属层,这样采用惰性金属包围第一金属层310的方式,能有效地保护第一金属层310,防止第一金属层310在后续制备工艺中出现迁移或孔洞的问题,提升发光二极管的可靠性。
在步骤101中,衬底10为蓝宝石衬底10、硅衬底10或碳化硅衬底10。衬底10可以为平片衬底10,也可以为图形化衬底10。
作为示例,本公开实施例中,衬底10为蓝宝石衬底10。蓝宝石衬底10为一种常用衬底10,技术成熟,成本低。具体可以为图形化蓝宝石衬底10或蓝宝石平片衬底10。
其中,可以对蓝宝石衬底10进行预处理,将蓝宝石衬底10置于MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉积)反应腔中,对蓝宝石衬底10进行烘烤处理12分钟至18分钟。作为示例,本公开实施例中,对蓝宝石衬底10进行烘烤处理15分钟。
具体地,烘烤温度可以为1000℃至1200℃,烘烤时MOCVD反应腔内的压力可以为100mbar至200mbar。
步骤102中生长外延层20可以包括:通过MOCVD技术在蓝宝石衬底10上依次形成p-GaP欧姆接触层、p-AlInP限制层、AlInP过渡层、第一u-AlGaInP层、有源层、第二u-AlGaInP层、n-AlInP限制层、n-AlGaInP电流阻挡层、n-AlGaInP窗口层和n-GaAs欧姆接触层。
可选地,p-GaP欧姆接触层的厚度范围为5μm至8μm。
p-GaP欧姆接触层的厚度,可以满足在p-GaP欧姆接触层上进行p电极30的制备的要求,并且厚度在此范围内的p-GaP欧姆接触层整体的质量较好,可以保证p电极30的稳定制备与连接,保证最终得到的红光发光二极管的发光效率。
可选地,p-AlInP限制层的厚度范围为280nm至400nm。得到的发光二极管的质量较好。
可选地,AlInP过渡层的厚度范围为250nm至350nm。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,第一u-AlGaInP层的厚度范围为50nm至90nm。
可选地,有源层设置为包括多个周期交替生长的AlGaInP阱层与AlGaInP垒层,AlGaInP阱层与AlGaInP垒层中Al的组分不同。
示例性地,有源层的整体厚度范围可为150nm至200nm。
可选地,第二u-AlGaInP层的厚度范围为40nm至90um。
可选地,n-AlInP限制层的厚度范围为200nm至500nm。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,n-AlGaInP窗口层的厚度范围为0.4μm至0.8um。可以提供光线足够的出光空间。
可选地,n-AlGaInP电流扩展层的厚度范围为1μm至2um。得到的发光二极管的质量较好。
示例性地,n-AlGaInP窗口层的厚度范围为1μm至2um。得到的发光二极管的质量较好。
步骤102中,各层的生长方式可如下:
示例性地,GaInP层的生长条件包括:生长温度650℃至670℃,厚度150-300nm,V/III为20-30,生长速率0.5-0.8nm/s。
可选地,n-GaAs欧姆接触层的生长条件包括:生长温度650℃至670℃,厚度150-300nm,V/III为20-30,生长速率0.5-0.8nm/s。
可选地,n-AlGaInP电流扩展层与n-AlGaInP欧姆接触层的生长条件包括:生长温度670-680度,厚度3-3.5um,V/III为40-50,生长速率1.2-1.7nm/s,载流子浓度1~2e18。
可选地,n-AlInP限制层生长条件包括:生长温度670℃至680℃,厚度250-350nm,V/III为40-50,生长速率1.2-1.7nm/s,载流子浓度1~2e18。
可选地,第一u-AlGaInP层生长条件包括:生长温度670℃至680℃,厚度250-350nm,V/III为40-50,生长速率1.2-1.7nm/s,载流子浓度1~2e18。
可选地,有源层中AlGaInP阱层与AlGaInP垒层的生长条件包括:生长温度650-660度,厚度20-22nm,V/III为40-50,生长速率1-2nm/s。能够得到质量较好的有源层。
可选地,第二u-AlGaInP层的生长条件包括:生长温度670℃至680℃,厚度250-350nm,V/III为40-50,生长速率1.2-1.7nm/s,载流子浓度1~2e18。
可选地,AlInP过渡层与p-AlInP限制层生长条件包括:生长温度670-680度,厚度350-450nm,V/III为40-50,生长速率1.2-1.7nm/s,载流子浓度1~2e18。
可选地,在p-GaP欧姆接触层上形成氧化硅键合层之间,覆晶红光二极管芯片制备方法还包括:对p-GaP欧姆接触层的表面进行湿法粗化处理。
可以减小p-GaP欧姆接触层的表面处的漫反射,同时还可以提高p-GaP欧姆接触层与氧化硅键合层之间的连接稳定性。
在步骤103之前,制备方法还可以包括:在n-GaAs欧姆接触层上刻蚀形成露出p-GaP欧姆接触层的凹槽。
在步骤103中制备电极30时,可以在n-GaAs欧姆接触层的表面和凹槽内分别形成电极30。
其中,在n-GaAs欧姆接触层的表面形成n电极30,在凹槽形成p电极30。
在步骤103中,制作电极30包括以下几步:
第一步,将发光二极管放置在镀膜机的载具43上。
图4是本公开实施例提供的一种蒸镀机的结构示意图。如图4所示,镀膜机包括离子源41和蒸镀源42,离子源41用于产生离子束流,蒸镀源42用于蒸发待蒸镀金属。
第二步,开启离子源41和蒸镀源42,在外延层20上蒸镀形成第一金属层310和第二金属层320。
在蒸镀过程中开启离子源41,在腔室40内形成离子束流,开启蒸镀源42,在腔室40内形成待蒸镀金属的蒸气,这样就实现待蒸镀金属在离子源41能量下成膜,使制备的膜层更致密,与外延层20的结合力更高,更稳定。
可选地,第一金属层310的厚度范围为1000埃至2000埃。其中,厚度是指垂直于衬底10的方向上的尺寸。
示例性地,第一金属层310的厚度为1500埃。
可选地,第一金属层310的厚度与第二金属层320的厚度比为1/5至1/2。
示例性地,第一金属层310的厚度为1500埃,第一金属层310的厚度与第二金属层320的厚度比为1/2,即第二金属层320的厚度为3000埃。
可选地,第二金属层320包括惰性金属层,惰性金属层包括Ti层321和Au层322中的至少一种。
示例性地,如图2所示,第二金属层320包括依次层叠的两层惰性金属层,第一层惰性金属层覆盖在第一金属层310的表面且延伸至外延层20的表面,第二层惰性金属层覆盖在第一层惰性金属层的表面且延伸至外延层20的表面。
其中,第一层惰性金属层可以是Au层322,第二层惰性金属层可以是Ti层321。
可选地,在第一步中,将发光二极管放置在镀膜机的载具43上之后,制备方法还可以包括:将镀膜机的腔室40抽真空至10-3pa以下。
这样在腔室40内形成高真空的环境,在高真空镀膜条件下,金属蒸发后更容易自由飞散开并沉降在发光二极管的表面。
图5是相关技术提供的一种蒸镀机的结构示意图。如图5所示,发光二极管通过载具43安装在弧形的承载盘44上,由于承载盘44是弧形的,发光二极管通过载具43安装在承载盘44上后,各个发光二级管均不是正对蒸镀源42,因此,容易出现蒸镀的第二金属层320难以完全包覆第一金属层310的问题。
可选地,在第一步中,将发光二极管放置在镀膜机的载具43上可以包括:调整载具43的角度,使蒸镀源42位于垂直衬底10的直线上。
如图4所示,通过在载具43的一侧设置垫块46,让载具43翘起,从而调整载具43的角度,以让各个发光二级管正对蒸镀源42,这样蒸镀第二金属层320时,能让第二金属层320良好地包覆第一金属层310。
示例性地,垫块46的厚度可以是10mm至20mm。
可选地,如图4所示,镀膜机还包括注气管道45,注气管道45的一端与镀膜机的腔室40连通。其中,注气管道45用于向腔室40内注入气体。
可选地,在第二步中,开启离子源41和蒸镀源42之前,制备方法还包括:导通注气管道45,向所述镀膜机的腔室40内注入惰性气体。
示例性地,惰性气体可以是氩气。
这样在高真空镀膜条件下,金属蒸发后会自由飞散开并沉降在发光二极管表面。同时,加入的氩气为保护性气体,氩气在真空镀膜中不起反应,能创造镀膜环境,防止氧化反应影响镀膜层质量。镀膜过程中,离子源41与蒸镀源42配合进行离子辅助镀膜,以形成致密的膜层,提升电极30的稳定性。
在制备完成电极30后,制备方法还可以包括:
第一步,在p-GaP欧姆接触层被凹槽暴露的表面、n-GaAs欧姆接触层的表面、n电极30的表面和p电极30的表面形成钝化层。
第二步,干法刻蚀钝化层,在钝化层上形成露出电极30的通孔。
第三步,采用蒸镀的方式在钝化层的表面制作两个焊点块,两个焊点块分别通过两个通孔与两个电极30连接。
需要说明的是,在本公开实施例中,采用VeecoK 465i or C4 or RB MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition,金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现发光二极管外延层的生长。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气,高纯NH3作为N源,三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源,三甲基铟(TMIn)作为铟源,硅烷(SiH4)作为N-掺杂剂,三甲基铝(TMAl)作为铝源,二茂镁(CP2Mg)作为P-掺杂剂。
以上所述仅为本公开的可选实施例,并不用以限制本公开,凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管,其特征在于,所述发光二极管包括:衬底(10)、外延层(20)和电极(30),所述衬底(10)、所述外延层(20)和所述电极(30)依次层叠,所述电极(30)包括第一金属层(310)和第二金属层(320),所述第一金属层(310)层叠在所述外延层(20)上,所述第二金属层(320)覆盖在所述第一金属层(310)的表面,且所述第二金属层(320)的边缘与所述外延层(20)的贴合,所述第一金属层(310)为AlCu合金层,所述第二金属层(320)为惰性金属层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管,其特征在于,所述第一金属层(310)的厚度范围为1000埃至2000埃。
3.根据权利要求2所述的发光二极管,其特征在于,所述第一金属层(310)的厚度与所述第二金属层(320)的厚度的比值范围为1/5至1/2。
4.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管,其特征在于,所述惰性金属层包括Ti层(321)和Au层(322)中一种,或者,所述惰性金属层包括Ti层(321)和Au层(322)的叠层。
5.根据权利要求4所述的发光二极管,其特征在于,所述第二金属层(320)包括依次层叠的两层所述惰性金属层,第一层所述惰性金属层覆盖在所述第一金属层(310)的表面,且第一层所述惰性金属层的边缘与所述外延层(20)的贴合,第二层所述惰性金属层覆盖在第一层所述惰性金属层的表面,且第二层所述惰性金属层的边缘与所述外延层(20)的贴合。
6.一种发光二极管的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
提供一衬底;
在所述衬底上形成外延层;
在所述外延层上制作电极,所述电极包括依次层叠在所述外延层上的第一金属层和第二金属层,所述第二金属层覆盖在所述第一金属层的表面,且所述第二金属层的边缘与所述外延层的贴合,所述第一金属层为AlCu合金层,所述第二金属层为惰性金属层。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述在所述外延层上制作电极,包括:
将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上,所述镀膜机包括离子源和蒸镀源,所述离子源用于产生离子束流,所述蒸镀源用于蒸发待蒸镀金属;
开启所述离子源和所述蒸镀源,在所述外延层上蒸镀形成所述第一金属层和所述第二金属层。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上之后,所述方法还包括:
将所述镀膜机的腔室抽真空至10-3pa以下。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述镀膜机还包括注气管道,所述注气管道的一端与所述镀膜机的腔室连通;
所述开启所述离子源和所述蒸镀源之前,所述方法还包括:
导通所述注气管道,向所述镀膜机的腔室内注入惰性气体。
10.根据权利要求7至9任一项所述的制备方法,其特征在于,所述将所述发光二极管放置在镀膜机的载具上,包括:
调整所述载具的角度,使所述蒸镀源位于垂直所述衬底的直线上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310009710.XA CN116130575A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 改善可靠性的发光二极管及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310009710.XA CN116130575A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 改善可靠性的发光二极管及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116130575A true CN116130575A (zh) | 2023-05-16 |
Family
ID=86305925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310009710.XA Pending CN116130575A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 改善可靠性的发光二极管及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116130575A (zh) |
-
2023
- 2023-01-04 CN CN202310009710.XA patent/CN116130575A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20030218172A1 (en) | Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same | |
KR100615122B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
JP3394488B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 | |
JPH114020A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法、並びに半導体発光装置 | |
JP7432024B2 (ja) | 赤外線発光ダイオード | |
KR20090101840A (ko) | 질화물계 반도체 발광 소자 | |
CN112259652A (zh) | 一种降低侧壁缺陷复合的Micro-LED芯片结构及制备方法 | |
JP5190411B2 (ja) | 半導体発光装置及び半導体発光装置の製造方法 | |
JP3776538B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製法 | |
KR100387099B1 (ko) | 질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조방법 | |
CN113875032B (zh) | 一种发光二极管及制作方法 | |
JP2012033800A (ja) | 半導体発光装置 | |
CN116130575A (zh) | 改善可靠性的发光二极管及其制备方法 | |
KR100289595B1 (ko) | 3족질화물반도체발광소자 | |
JP5379703B2 (ja) | 紫外半導体発光素子 | |
JP3991193B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
CN112820809A (zh) | 紫外发光二极管芯片及其p电极的制备方法 | |
JP4058592B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
KR20160117178A (ko) | 반도체 발광 소자 | |
JP2019117950A (ja) | 電子部品 | |
JP4058593B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JP3881470B2 (ja) | 半導体発光素子の製法 | |
KR20130110748A (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
CN116565104A (zh) | 降低电极电阻的发光二极管及其制备方法 | |
CN115986032A (zh) | 改善电压异常的发光二极管及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |