CN207925508U - 一种铝电极led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝电极LED芯片，包括衬底，设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层，贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极，设于第二半导体层上的第二电极；其中，第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。本申请的芯片在不增加电极厚度的情况下，通过Ti层将Al层间隔开来，避免Al层过厚而出现粗糙结构，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
Description
技术领域
本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种铝电极LED芯片。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势,广泛应用于照明、显示屏、交通信号灯、汽车灯以及特种照明灯等领域。
现有LED芯片的电极大多数使用热稳定性以及延展性较好的黄金制作而成。但是，随着LED芯片行业的快速发展，黄金高昂价格成为突出的问题，需要找到一种可以替代黄金而且价格低廉的金属作为LED芯片的电极材料。其中，金属铝因其成本低、金属性良好，而被用作于LED芯片电极。但是，铝与外延层之间具有一定的差异，现有工艺通过将Cr层作为电极的底层，然后在Cr层上形成Al层、Ti层、Cr层、Ti层等，最后形成较厚的Al层。由于最后的Al层厚度较大，具体的，最后Al层的厚度为10000-20000埃。在蒸镀制作过程中，由于铝金属本身固有的物理、化学特性，主要是容易氧化及受高温后容易迁移)，从而导致LED芯片电极表面粗糙，在显微镜暗场下表现为黑点形态，在封装时，电极上的黑点会导致机台无法正确识别LED芯片而发生异常。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种铝电极LED芯片，将现有电极的Al层改为Ti/Al/Ti/Al/Ti/Al结构，在不改变电极厚度的情况下，可以防止电极表面变得粗糙，从而提高LED芯片的可靠性。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有铝电极LED芯片，包括：
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极；
设于第二半导体层上的第二电极；
其中，第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。
作为上述方案的改进，所述第一Cr层的厚度为15-30埃，第一Al层的厚度为1000-1500埃，第二Cr层的厚度为100-300埃，第一Ti层的厚度为500-1000埃，第二Al层的厚度为4000-8000埃，第二Ti层的厚度为500-1000埃、第三Al层的厚度为4000-8000埃、第三Ti层的厚度为500-1000埃、第四Al层的厚度为4000-8000埃。
作为上述方案的改进，所述第一Cr层的厚度为20-25埃，第一Al层的厚度为1200-1400埃，第二Cr层的厚度为150-250埃，第一Ti层的厚度为600-800埃，第二Al层的厚度为6000-8000埃，第二Ti层的厚度为600-800埃、第三Al层的厚度为6000-8000埃、第三Ti层的厚度为600-800埃、第四Al层的厚度为6000-8000埃。
作为上述方案的改进，在所述第二半导体层和第二电极之间依次设有电流阻挡层和透明导电层，其中，第二电极设置在透明导电层上。
作为上述方案的改进，所述透明导电层上设有一层绝缘层。
作为上述方案的改进，所述电流阻挡层的材料为SiO2或Si3N4。
作为上述方案的改进，所述透明导电层的材料为氧化铟锡。
作为上述方案的改进，所述绝缘层的材料为SiO2。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
1、本实用新型提供了一种铝电极LED芯片，包括衬底，设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层，贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极，设于第二半导体层上的第二电极；其中，第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。本申请的芯片在不增加电极厚度的情况下，通过Ti层将Al层间隔开来，避免Al层过厚而出现粗糙结构，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
附图说明
图1是本实用新型铝电极LED芯片的结构示意图；
图2是本实用新型铝电极LED芯片制作方法流程示意图；
图3是本实用新型对比实施例1的LED芯片在显微镜暗场下的示意图；
图4是本实用新型实施例1的LED芯片在显微镜暗场下的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参见图1，本实用新型提供的一种铝电极LED芯片，包括：
衬底10；
设于所述衬底10表面的发光结构20，所述发光结构20包括依次设于所述衬底10表面的第一半导体层21、有源层22和第二半导体层23；
贯穿第二半导体层23和有源层22并设置在第一半导体层21上的第一电极31；
设于第二半导体层23上的第二电极32；
其中，第一电极31和第二电极32依次包括第一Cr层301、第一Al层302、第二Cr层303、第一Ti层304、第二Al层305、第二Ti层306、第三Al层307、第三Ti层308和第四Al层309。
需要说明的是，本实用新型使用第一Cr层作为底层，由于Cr具有良好的导电性能，因此能较好地将外延层的电性导出来。然后依次在第一Cr层上形成第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。其中，所述第一Al层的反射率较Cr层高，从而提高了芯片的出光效率。进一步地，由于Cr的导电性能优于Al，因此在所述第二Cr层上先形成第一Ti层，然后形成第二Al层，从而提高了电极的导电性能，减低芯片的电压。其中，在所述第二Al层和第三Al层之间设置第二Ti层，在所述第三Al层和第四Al层之间设置第三Ti层，由于Ti的稳定性较好，因此本申请通Ti层将Al层间隔开，从而避免Al层的厚度过大，防止Al层在高温环境中发生变粗、迁移，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
所述第一Cr层的厚度为15-30埃，第一Al层的厚度为1000-1500埃，第二Cr层的厚度为100-300埃，第一Ti层的厚度为500-1000埃，第二Al层的厚度为4000-8000埃，第二Ti层的厚度为500-1000埃、第三Al层的厚度为4000-8000埃、第三Ti层的厚度为500-1000埃、第四Al层的厚度为4000-8000埃。由于第一Cr层用作底层，因此其厚度不能太厚，否则会影响电极的导电性能。其中，当所第一述Al层的厚度小于1000埃时，不能较好地发挥Al层的反射性能，芯片亮度较低；当所述第一Al层的厚度大于2000埃时，会增加芯片的电压。当所述第二Cr层的厚度大于300埃时，芯片容易发生漏电。
优选的，所述第一Cr层的厚度为20-25埃，第一Al层的厚度为1200-1400埃，第二Cr层的厚度为150-250埃，第一Ti层的厚度为600-800埃，第二Al层的厚度为6000-8000埃，第二Ti层的厚度为600-800埃、第三Al层的厚度为6000-8000埃、第三Ti层的厚度为600-800埃、第四Al层的厚度为6000-8000埃。
需要说明的是，现有的电极最后一层Al层的厚度一般为10000-20000埃。本申请的芯片在不增加电极厚度的情况下，通过Ti层将Al层间隔开来，避免Al层过厚而出现粗糙结构，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
为了提高芯片的亮度，使芯片的电流分布均匀，在所述第二半导体层23和第二电极32之间依次设有电流阻挡层40和透明导电层50，其中，第二电极32设置在透明导电层50上。
为了保护芯片，防止芯片发生漏电，透明导电层50上设有一层绝缘层60。
优选的，所述电流阻挡层40的材料为SiO2或Si3N4。所述透明导电层50的材料为氧化铟锡。所述绝缘层60的材料为SiO2或Si3N4。
参见图2，图2为本实用新型铝电极LED芯片制作方法流程示意图，本实用新型提供的一种铝电极LED芯片制作方法，包括以下步骤：
S1：提供一衬底；
衬底的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，本实施例中的衬底优选为蓝宝石衬底。
S2：形成外延层；
具体的，在所述衬底表面形成外延层，所述外延层包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层。
具体的，本申请实施例提供的第一半导体层和第二半导体层均为氮化镓基半导体层，有源层为氮化镓基有源层；此外，本申请实施例提供的第一半导体层、第二半导体层和有源层的材质还可以为其他材质，对此本申请不做具体限制。
其中，第一半导体层可以为N型半导体层，则第二半导体层为P型半导体层；或者，第一半导体层为P型半导体层，而第二半导体层为N型半导体层，对于第一半导体层和第二半导体层的导电类型，需要根据实际应用进行设计，对此本申请不做具体限制。
需要说明的是，为了提高后续的刻蚀工艺的良率，所述外延层的厚度为4-10μm。当外延层的厚度低于4μm，LED芯片的亮度会降低，在后续刻蚀时，LED芯片容易出现裂片的情况。但外延层的厚度大于10μm，LED芯片的亮度会降低，增加刻蚀的难度和时间。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，所述衬底10与所述外延层20之间设有缓存冲层(图中未示出)。
S3：对所述外延层进行刻蚀，形成裸露区域；
对所述外延层进行刻蚀，形成裸露区域，所述裸露区域贯穿所述第二半导体层和有源层并延伸至所述第一半导体层。
具体的，采用光刻胶或SiO2作为掩膜，并采用电感耦合等离子体刻蚀工艺或反应离子刻蚀刻蚀工艺对所述外延层进行刻蚀，贯穿所述第二半导体层和有源层并延伸至所述第一半导体层，将所述第一半导体层裸露出来，从而形成裸露区域。由于光刻胶和SiO2具有高刻蚀比，便于刻蚀，从而形成所需的刻蚀图案，提高刻蚀的精度。在本申请的其他实施例中，还可以采用其他高刻蚀选择比的物质作为掩膜。
为了提高芯片的出光效率，提高外延层的侧边出光效率，所述裸露区域的形状为倒梯形。在本申请的其他实施例中，所述裸露区域的形状还可为多边形。
S4：形成电极；
在所述裸露区域上沉积一层电极层，形成第一电极，在所述第二半导体层上沉积一层电极层，形成第二电极，所述电极层依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层、第四Al层。
具体的，采用电子束蒸镀、热蒸镀或磁控溅射工艺在所述裸露区域上沉积一层电极层，形成第一电极，在所述第二半导体层上沉积一层电极层，形成第二电极，所述电极层依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层、第四Al层。
需要说明的是，本实用新型使用第一Cr层作为底层，由于Cr具有良好的导电性能，因此能较好地将外延层的电性导出来。然后依次在第一Cr层上形成第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。其中，所述第一Al层的反射率较Cr层高，从而提高了芯片的出光效率。进一步地，由于Cr的导电性能优于Al，因此在所述第二Cr层上先形成第一Ti层，然后形成第二Al层，从而提高了电极的导电性能，减低芯片的电压。其中，在所述第二Al层和第三Al层之间设置第二Ti层，在所述第三Al层和第四Al层之间设置第三Ti层，由于Ti的稳定性较好，因此本申请通Ti层将Al层间隔开，从而避免Al层的厚度过大，防止Al层在高温环境中发生变粗、迁移，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
所述第一Cr层的厚度为15-30埃，第一Al层的厚度为1000-1500埃，第二Cr层的厚度为100-300埃，第一Ti层的厚度为500-1000埃，第二Al层的厚度为4000-8000埃，第二Ti层的厚度为500-1000埃、第三Al层的厚度为4000-8000埃、第三Ti层的厚度为500-1000埃、第四Al层的厚度为4000-8000埃。由于第一Cr层用作底层，因此其厚度不能太厚，否则会影响电极的导电性能。其中，当所第一述Al层的厚度小于1000埃时，不能较好地发挥Al层的反射性能，芯片亮度较低；当所述第一Al层的厚度大于2000埃时，会增加芯片的电压。当所述第二Cr层的厚度大于300埃时，芯片容易发生漏电。
优选的，所述第一Cr层的厚度为20-25埃，第一Al层的厚度为1200-1400埃，第二Cr层的厚度为150-250埃，第一Ti层的厚度为600-800埃，第二Al层的厚度为6000-8000埃，第二Ti层的厚度为600-800埃、第三Al层的厚度为6000-8000埃、第三Ti层的厚度为600-800埃、第四Al层的厚度为6000-8000埃。
需要说明的是，现有的电极最后一层Al层的厚度一般为10000-20000埃。本申请的芯片在不增加电极厚度的情况下，通过Ti层将Al层间隔开来，避免Al层过厚而出现粗糙结构，进而防止电极出现粗糙结构，产生黑点。
需要说明的是，为了提高芯片的亮度，使芯片的电流分布均匀，在形成裸露区域之后，形成第一电极之前，还包括以下步骤：
在所述第二半导体层上依次形成电流阻挡层和透明导电层，其中，第二电极设置在透明导电层上。
需要说明的是，为了保护芯片，防止芯片发生漏电，在形成电极层之后，还包括以下步骤：
在透明导电层和电极层表面沉积一层绝缘层，并对所述绝缘层进行蚀刻，将所述电极层裸露出来。
优选的，所述电流阻挡层的材料为SiO2或Si3N4。所述透明导电层的材料为氧化铟锡。所述绝缘层的材料为SiO2或Si3N4。
下面以具体实施例进一步阐述本实用新型
实施例1
一种具有铝电极LED芯片，包括：
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极；
设于第二半导体层上的第二电极；
第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层；
其中，所述第一Cr层的厚度为20埃，第一Al层的厚度为1000埃，第二Cr层的厚度为200埃，第一Ti层的厚度为600埃，第二Al层的厚度为6000埃，第二Ti层的厚度为700埃、第三Al层的厚度为7000埃、第三Ti层的厚度为600埃、第四Al层的厚度为6000埃。
对比实施例1
一种LED芯片制作方法，包括：
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极；
设于第二半导体层上的第二电极；
第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层和第二Al层；
其中，所述第一Cr层的厚度为20埃，第一Al层的厚度为1000埃，第二Cr层的厚度为200埃，第一Ti层的厚度为600埃，第二Al层的厚度为19000埃。
参见图3和图4，图3为对比实施例1的LED芯片在显微镜暗场下的示意图，图4是本实用新型实施例1的LED芯片在显微镜暗场下的示意图，从图3中可以看出，对比实施例1的电极表面具有密密麻麻的白点，而图4中的LED芯片的电极表面平整无白点。
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种铝电极LED芯片，包括：
衬底；
设于所述衬底表面的发光结构，所述发光结构包括依次设于所述衬底表面的第一半导体层、有源层和第二半导体层；
贯穿第二半导体层和有源层并设置在第一半导体层上的第一电极；
设于第二半导体层上的第二电极；
其中，第一电极和第二电极依次包括第一Cr层、第一Al层、第二Cr层、第一Ti层、第二Al层、第二Ti层、第三Al层、第三Ti层和第四Al层。
2.根据权利要求1所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述第一Cr层的厚度为15-30埃，第一Al层的厚度为1000-1500埃，第二Cr层的厚度为100-300埃，第一Ti层的厚度为500-1000埃，第二Al层的厚度为4000-8000埃，第二Ti层的厚度为500-1000埃、第三Al层的厚度为4000-8000埃、第三Ti层的厚度为500-1000埃、第四Al层的厚度为4000-8000埃。
3.根据权利要求2所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述第一Cr层的厚度为20-25埃，第一Al层的厚度为1200-1400埃，第二Cr层的厚度为150-250埃，第一Ti层的厚度为600-800埃，第二Al层的厚度为6000-8000埃，第二Ti层的厚度为600-800埃、第三Al层的厚度为6000-8000埃、第三Ti层的厚度为600-800埃、第四Al层的厚度为6000-8000埃。
4.根据权利要求1所述的铝电极LED芯片，其特征在于，在所述第二半导体层和第二电极之间依次设有电流阻挡层和透明导电层，其中，第二电极设置在透明导电层上。
5.根据权利要求4所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述透明导电层上设有一层绝缘层。
6.根据权利要求4所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述电流阻挡层的材料为SiO2或Si3N4。
7.根据权利要求4所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述透明导电层的材料为氧化铟锡。
8.根据权利要求5所述的铝电极LED芯片，其特征在于，所述绝缘层的材料为SiO2。
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| CN201820218197.XU CN207925508U (zh) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | 一种铝电极led芯片 |
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| CN201820218197.XU CN207925508U (zh) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | 一种铝电极led芯片 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108172669A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-15 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种铝电极led芯片及其制作方法 |
-
2018
- 2018-02-06 CN CN201820218197.XU patent/CN207925508U/zh active Active
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| CN108172669A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-06-15 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种铝电极led芯片及其制作方法 |
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