一种LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片及其制备方法，其特征在于包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层；在P型GaN层表面沉积金属反射层；在金属反射层表面形成保护金属层；保护金属层为多层金属Ti及合金金属TiW层，为TiW/Ti结构或TiW/Ti/TiW结构；在保护金属层表面的部分区域进行刻蚀，深度至暴露出N型GaN，形成N型电极孔。使用本发明专利技术提供的技术方案制得的LED芯片，不仅能对反射金属层起到较好的保护作用保证出光效率和使用寿命，应力得到较好的控制，而且成本低廉，刻蚀工艺成熟，便于操作。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及半导体发光二极管领域，特别涉及一种LED芯片及其制备方法。

技术介绍

LED芯片是通过在PN结上加正向电流，自由电子与空穴复合而发光，然而发出的光向四周散射，影响芯片的出光效率，因此在LED芯片制作过程中，通常在P型GaN表面制作一层反射率较高的金属层，使得量子阱发出的光通过反射率高的金属层反射，控制光的方向，提高出光效率。但其易受破坏,影响金属层的反射效率以及芯片的质量，比如目前主流的金属反射层材料银，在存在直流电压梯度的潮湿环境中，水分子渗入导体表面电解形成氢离子和氢氧根离子，银在电场及氢氧根离子的作用下，离解产生银离子，并产生可逆反应，从而影响芯片的质量。
为解决上述问题，在LED芯片制作过程中，通常选择抗腐蚀金属作为其保护材料。目前主流的保护层结构TiW单层结构、TiW/Pt循环结构以及TiW/TiWN结构，然而这三种结构在运用过程中都有一定的难度，TiW单层结构应力比较难控制，TiW/Pt比较难进行干法蚀刻，TiW/TiWN结构的制取有一定的难度，不利于实际控制保护层的制作。需要开发一种新型的LED芯片，使得金属保护层易于生长且能有效保护金属反射层，从而保证LED芯片的出光效率和使用寿命。

技术实现思路

本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种LED芯片的制备方法，使用本技术方案制得的LED芯片成本低廉、应力控制较好、刻蚀工艺成熟，且出光效率高、使用寿命长。
本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种LED芯片的结构，使用本技术方案制得的LED芯片成本低廉、应力控制较好、刻蚀工艺成熟，且出光效率高、使用寿命长。
为解决上述第一个技术问题，本专利技术提供一种LED芯片的制备方法，包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层；在P型GaN层表面沉积金属反射层；在金属反射层表面形成保护金属层；所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层，为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构；在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀，深度至暴露出N型GaN，形成N型电极孔。
优选地，所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
优选地，所述TiW/Ti/TiW结构可以为TiW/Ti/TiW结构的一个或多个循环。
优选地，所述金属保护层厚度在4000?~10000?之间。
为解决上述第二个技术问题，本专利技术提供一种LED芯片的结构，包括在衬底上从下至上依次为N型GaN层、有源层、P型GaN层；P型GaN层表面沉积有金属反射层；金属反射层表面形成有保护金属层；所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层，为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构；在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀，深度至暴露出N型GaN，形成N型电极孔。
优选地，所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
优选地，所述TiW/Ti/TiW结构可以为一个或多个循环。
优选地，所述金属保护层厚度在4000?~10000?之间。
本专利技术的有益效果如下：
本专利技术采用TiW/Ti结构或TiW/Ti/TiW结构制作保护金属层，可以根据LED芯片制作的需要采用TiW/Ti结构的一个循环或多个循环，也可以为TiW/Ti/TiW结构的一个或多个循环。使用本专利技术提供的技术方案制得的LED芯片，不仅能对反射金属层起到较好的保护作用保证出光效率和使用寿命，应力得到较好的控制，而且成本低廉，刻蚀工艺成熟，便于操作。
附图说明
图1~图4为实施例一的制作过程示意图；
图5~图6为实施例二金属反射层与保护金属层制作过程示意图；
图7~图9为实施例三金属反射层与保护金属层制作过程示意图。
图中标识说明：
1为衬底，2为N型GaN层，3为有源层，4为P型GaN层，5为金属反射层，6为保护金属层，7为Ti，8为TiW，9为N型电极孔，10为钝化层SiO2，11为P电极，12为N电极。
具体实施方式
实施例一
本实施例采用如下步骤：
如图1所示，采用MOCVD外延生长技术，在蓝宝石衬底1上依次生长N型GaN层2、有源层3、P型GaN层4；使用蒸镀的方式在在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5；在金属反射层5上蒸镀保护金属层6，保护金属层结构如图2所示；如图3所示，采用ICP干法刻蚀法，在金属反射层表面部分区域进行刻蚀，至暴露出N型GaN，形成N型电极孔9；如图4所示，用PECVD沉积SiO2钝化层10；蒸镀P电极11和N电极12；最后，将芯片切割分离，得到单颗LED芯片。
实施例二
本实施例采用如下步骤：
本实施例与实施例一中提供的一种LED芯片制备方法不同之处在于，在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5后，对金属反射层5进行刻蚀，如图5所示，刻蚀至P型GaN层4表面停止；然后在刻蚀后的Ag层与P型GaN表面沉积金属保护层6；如图6所示，在保护金属层表面沿着反射金属层5刻蚀的边沿刻蚀至N型GaN表面停止，使得金属反射层5侧面被保护金属层6覆盖。
实施例三
本实施例采用如下步骤：
本实施例与实施例一种提供的一种LED芯片制备方法不同之处在于，在P型GaN层4表面沉积Ag作为欧姆接触及金属反射层5后，对金属反射层5进行刻蚀，如图7所示，刻蚀至P型GaN层4表面停止；然后在刻蚀后的Ag层与P型GaN表面沉积金属保护层6；如图8所示，采用ICP刻蚀法对保护金属层6进行刻蚀，刻蚀的区域略小于刻蚀金属反射层Ag，使得金属反射层Ag侧面包覆保护金属层6；如图9所示，再对P型GaN层、有源层进行蚀刻，形成N型电极孔，N型电极孔小于金属层6蚀刻出来的孔。
以上所述，仅为本专利技术中的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本专利技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
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【技术保护点】
一种LED芯片的制备方法，包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层；在P型GaN层表面沉积金属反射层；在金属反射层表面形成保护金属层；所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层，为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构；在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀，深度至暴露出N型GaN，形成N型电极孔。

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片的制备方法，包括在衬底上依次形成N型GaN层、有源层、P型GaN层；
在P型GaN层表面沉积金属反射层；
在金属反射层表面形成保护金属层；
所述保护金属层为多层金属Ti及合金TiW层，为TiW/Ti结构或者TiW/Ti/TiW结构；
在所述保护金属层表面的部分区域进行刻蚀，深度至暴露出N型GaN，形成N型电极孔。
2.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法，其特征在于所述TiW/Ti结构可以为一个循环或多个循环。
3.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法，其特征在于所述TiW/Ti/TiW结构可以为一个或多个循环。
4.根据权利要求1所述一种LED芯片的制备方法，其特征在于所述金属保护层厚度在4000?~10000?之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翔，
申请(专利权)人：晶能光电江西有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36