一种发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。芯片包括衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、P型电极、N型电极、钝化保护层和粘附层；钝化保护层的材料为二氧化硅，P型电极的顶部的材料为金；粘附层至少设置在P型电极的顶部的边缘和钝化保护层之间；粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个子层的材料包括金和硅，且至少三个子层中金的摩尔含量沿粘附层的层叠方向逐层减少，至少三个子层中硅的摩尔含量沿粘附层的层叠方向逐层增多。本发明专利技术通过粘附层有效改善P型电极的顶部的边缘和钝化保护层之间的粘附性，避免钝化保护层脱落，提高了发光二极管芯片的使用寿命。

A light-emitting diode chip and its making method

The invention discloses a light-emitting diode chip and a manufacturing method thereof, belonging to the semiconductor technology field. The chip includes a substrate, a N-type semiconductor layer, a luminous layer, a P-type semiconductor layer, a current barrier layer, a transparent conductive layer, a P-type electrode, a N-type electrode, a passive protective layer and an adhesive layer; the passive protective layer is made of silicon dioxide, and the top of the P-type electrode is made of gold; the adhesive layer is at least arranged at the edge of the top of the P-type electrode and the adhesive layer is made of gold. The adhesive layer consists of at least three sub-layers, each of which consists of gold and silicon, and the molar content of gold in at least three sub-layers decreases layer by layer along the direction of stacking of the adhesive layer, and the molar content of silicon in at least three sub-layers increases layer by layer along the direction of stacking of the adhesive layer. The adhesive layer can effectively improve the adhesion between the top edge of the P-type electrode and the passivation protective layer, avoid the loss of the passivation protective layer, and improve the service life of the LED chip.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是高效、环保、绿色的新一代固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、可靠性高等优点。自从日本科学家在20世纪90年代成功开发氮化镓(GaN)基LED，LED的工艺技术不断进步，发光亮度不断提高，应用领域越来越广，目前已经广泛应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源、户外全彩显示屏等领域，尤其是在照明领域，LED发挥了独特的不可替代的作用。现有发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、P型电极、N型电极和钝化保护层。N型半导体层、发光层、P型半导体层依次层叠在衬底上，P型半导体层上设有延伸至N型半导体层的凹槽；电流阻挡层设置在P型半导体层上，且电流阻挡层设置在P型半导体层上的表面的形状为一个环形和至少一个矩形的组合，各个矩形位于环形外并通过一个短边与环形连接；透明导电层设置在P型半导体层位于环形外的区域和电流阻挡层上；P型电极包括P型焊盘和至少一个电极线，各个电极线的一端与P型焊盘连接，P型焊盘设置在P型半导体层位于环形内的区域、以及透明导电层与环形对应的区域上，电极线设置在透明导电层上与矩形对应的区域上；N型电极设置在凹槽内的N型半导体层上；钝化保护层设置在透明导电层、各个电极线、P型焊盘的顶部的边缘和侧壁、凹槽的侧壁、凹槽内的N型半导体层、以及N型电极的顶部的边缘和侧壁上，即芯片设置P型电极和N型电极的表面上除N型电极和P型焊盘的顶部的非边缘区域之外的其它区域上。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：P型焊盘的顶部的材料为金，钝化保护层的材料为二氧化硅，由于二氧化硅和金之间的粘附性较弱，因此P型焊盘的顶部的边缘和侧壁上的钝化保护层很容易脱落，从而无法起到保护P型电极和透明导电层的作用，造成P型电极和透明导电层等暴露在空气中，空气中的水蒸汽、氧气会在电和热的作用下与P型焊盘的侧壁和透明导电层发生电化学反应，腐蚀P型焊盘的侧壁和透明导电层，造成P型焊盘的侧壁、特别是透明导电层的材料性能变异，进而造成发光二极管芯片失效，大大降低了发光二极管芯片的使用寿命，限制了发光二极管的广泛应用。
技术实现思路
为了解决现有技术腐蚀P型焊盘的侧壁和透明导电层，造成发光二极管芯片失效的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、P型电极、N型电极和钝化保护层；所述N型半导体层、所述发光层、所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽；所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上，且所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上的表面的形状包括一个环形，所述透明导电层设置在所述P型半导体层位于所述环形外的区域和所述电流阻挡层上；所述P型电极设置在所述P型半导体层位于所述环形内的区域、以及所述透明导电层与所述电流阻挡层对应的区域上，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述钝化保护层设置在所述透明导电层、所述P型电极的顶部的边缘和侧壁、所述凹槽的侧壁、所述凹槽内的N型半导体层、以及所述N型电极的顶部的边缘和侧壁上；所述钝化保护层的材料为二氧化硅，所述P型电极的顶部的材料为金；所述发光二极管芯片还包括粘附层，所述粘附层至少设置在所述P型电极的顶部的边缘和所述钝化保护层之间；所述粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个所述子层的材料包括金和硅，且所述至少三个子层中金的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层减少，所述至少三个子层中硅的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层增多。可选地，所述至少三个子层中最先层叠的子层的材料还包括钛。优选地，所述至少三个子层中最先层叠的子层中钛的摩尔含量为0.5％～1.5％。可选地，所述至少三个子层中最先层叠的子层中金的摩尔含量大于90％。可选地，各个所述子层的厚度相等，且相邻两个所述子层中金的摩尔含量的差值小于1％，相邻两个所述子层中硅的摩尔含量的差值小于1％。优选地，相邻两个所述子层中金的摩尔含量的差值为3％～8％，相邻两个所述子层中硅的摩尔含量的差值为3％～8％。可选地，所述粘附层的厚度为20nm～30nm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：在衬底上依次生长N型半导体层、发光层、P型半导体层；在所述P型半导体层上开设延伸至所述N型半导体层的凹槽；在所述P型半导体层上形成电流阻挡层，所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上的表面的形状包括一个环形；在所述P型半导体层位于所述环形外的区域和所述电流阻挡层上形成透明导电层；在所述凹槽内的N型半导体层上设置N型电极，并在所述P型半导体层位于所述环形内的区域、以及所述透明导电层与所述电流阻挡层对应的区域上设置P型电极，所述P型电极的顶部的材料为金；至少在所述P型电极上形成粘附层，所述粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个所述子层的材料包括金和硅，且所述至少三个子层中金的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层减少，所述至少三个子层中硅的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层增多；在所述粘附层、所述粘附层和所述P型电极的侧壁、所述透明导电层、所述凹槽的侧壁、所述凹槽内的N型半导体层、以及所述N型电极上形成钝化保护层，所述钝化保护层的材料为二氧化硅；去除所述P型电极的顶部的非边缘区域上的粘附层和钝化保护层、以及所述N型电极的顶部的非边缘区域上的钝化保护层。可选地，所述制作方法还包括：在去除所述P型电极的顶部的非边缘区域上的粘附层和钝化保护层时，去除P型电极的顶部一定厚度的金层。可选地，所述去除所述P型电极的顶部的非边缘区域上的粘附层和钝化保护层、以及所述N型电极的顶部的非边缘区域上的钝化保护层，包括：采用光刻技术在所述钝化保护层上形成设定图形的光刻胶，所述光刻胶设置在所述钝化保护层上与所述粘附层的边缘、所述粘附层和所述P型电极的侧壁、所述透明导电层、所述凹槽的侧壁、所述凹槽内的N型半导体层、以及所述N型电极的边缘对应的区域上；通入酸性气体，干法刻蚀所述P型电极的顶部的非边缘区域上的粘附层和钝化保护层、以及所述N型电极的顶部的非边缘区域上的钝化保护层；通入氧气，干法去除所述光刻胶。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在P型电极的顶部的边缘和钝化保护层之间设置粘附层，粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个子层的材料包括金和硅，且至少三个子层中金的摩尔含量沿粘附层的层叠方向逐层减少，硅的摩尔含量沿粘附层的层叠方向逐层增多，因此靠近P型电极的顶部的子层中金的摩尔含量较多，与P型电极的顶部采用的材料金匹配度较高，粘附层和P型电极的结合界面比较致密；同时靠近钝化保护层的子层中硅的摩尔含量较多，与钝化保护层采用的材料二氧化硅的匹配度较高，粘附层和钝化保护层的结合界面也比较致密；而且所有子层中金和硅的摩尔含量都是逐层变化的，相邻两个子层采用的材料的匹配度也较高，粘附层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、P型电极、N型电极和钝化保护层；所述N型半导体层、所述发光层、所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽；所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上，且所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上的表面的形状包括一个环形，所述透明导电层设置在所述P型半导体层位于所述环形外的区域和所述电流阻挡层上；所述P型电极设置在所述P型半导体层位于所述环形内的区域、以及所述透明导电层与所述电流阻挡层对应的区域上，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述钝化保护层设置在所述透明导电层、所述P型电极的顶部的边缘和侧壁、所述凹槽的侧壁、所述凹槽内的N型半导体层、以及所述N型电极的顶部的边缘和侧壁上；所述钝化保护层的材料为二氧化硅，所述P型电极的顶部的材料为金；其特征在于，所述发光二极管芯片还包括粘附层，所述粘附层至少设置在所述P型电极的顶部的边缘和所述钝化保护层之间；所述粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个所述子层的材料包括金和硅，且所述至少三个子层中金的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层减少，所述至少三个子层中硅的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层增多。...

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、电流阻挡层、透明导电层、P型电极、N型电极和钝化保护层；所述N型半导体层、所述发光层、所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层上设有延伸至所述N型半导体层的凹槽；所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上，且所述电流阻挡层设置在所述P型半导体层上的表面的形状包括一个环形，所述透明导电层设置在所述P型半导体层位于所述环形外的区域和所述电流阻挡层上；所述P型电极设置在所述P型半导体层位于所述环形内的区域、以及所述透明导电层与所述电流阻挡层对应的区域上，所述N型电极设置在所述凹槽内的N型半导体层上，所述钝化保护层设置在所述透明导电层、所述P型电极的顶部的边缘和侧壁、所述凹槽的侧壁、所述凹槽内的N型半导体层、以及所述N型电极的顶部的边缘和侧壁上；所述钝化保护层的材料为二氧化硅，所述P型电极的顶部的材料为金；其特征在于，所述发光二极管芯片还包括粘附层，所述粘附层至少设置在所述P型电极的顶部的边缘和所述钝化保护层之间；所述粘附层包括依次层叠的至少三个子层，各个所述子层的材料包括金和硅，且所述至少三个子层中金的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层减少，所述至少三个子层中硅的摩尔含量沿所述粘附层的层叠方向逐层增多。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少三个子层中最先层叠的子层的材料还包括钛。3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少三个子层中最先层叠的子层中钛的摩尔含量为0.5％～1.5％。4.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述至少三个子层中最先层叠的子层中金的摩尔含量大于90％。5.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，各个所述子层的厚度相等，且相邻两个所述子层中金的摩尔含量的差值小于1％，相邻两个所述子层中硅的摩尔含量的差值小于1％。6.根据权利要求5所述的发光二极管芯片，其特征在于，相邻两个所述子层中金的摩尔含量的差值为3％～8％，相邻两个所述子层中硅的摩尔含量的差值为3％～8％。7.根据权利要求1～3任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰叶，顾小云，吴志浩，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32