一种发光二极管芯片及其制备方法和倒装LED芯片技术

本发明专利技术涉及半导体芯片技术领域，具体而言，涉及一种发光二极管芯片及其制备方法和倒装LED芯片。本发明专利技术所提供的发光二极管芯片，通过控制第一通孔的形貌，使刻蚀通孔具有平缓斜坡面，不存在刻蚀两段角与毛刺现象，使第二电极披覆完整，不存在断裂的风险，提高了发光二极管芯片的可靠性。极管芯片的可靠性。极管芯片的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制备方法和倒装LED芯片


[0001]本专利技术涉及半导体芯片
，具体而言，涉及一种发光二极管芯片及其制备方法和倒装LED芯片。

技术介绍

[0002]由于高亮度发光管具有体积小、功率低、亮度高、寿命长等优点，在交通、通讯、照明等领域有着广泛的应用前景。LED作为一种新型光源，衡量它的一种重要指标就是光电转换效率，而LED的外量子效率因受晶格缺陷、衬底吸光等影响，外量子效率非常有限。因此，人们做了大量研究，其中最有代表的为ODR(Omni
‑
directional refelector)结构的LED。但是，这类倒装结构中，反射率的高低和反射镜制作的好坏，对器件的外量子效率的高低和器件性能的好坏起到了至关重要的作用。
[0003]在ODR结构中，通常涉及到在第一电极和第二电极之间沉积一层或多层绝缘介质，通常为SiO2或者SiO2/TiO2形成的DBR反射层。同时，随着外量子效率要求越来越高，反射层沉积厚度也越来越厚，这影响到第一电极与第二电极接触问题，同时刻蚀通孔相貌也影响了第二电极和后续膜层的覆盖问题，对芯片可靠性具有重要影响。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种发光二极管芯片，通过控制第一通孔的形貌，使刻蚀通孔具有平缓斜坡面，不存在刻蚀两段角与毛刺现象，使第二电极披覆完整，不存在断裂的风险，提高了发光二极管芯片的可靠性。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供如上所述的发光二极管芯片的制备方法，该方法通过分段刻蚀的方法，分别控制两端刻蚀的速度和角度，得到具有平缓斜坡面的第一通孔，从而提高了所制备的发光二极管芯片的可靠性。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供包括如上所述发光二极管芯片的倒装LED芯片。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]一种发光二极管芯片，包括：基板，以及依次设置在所述基板上的N型半导体层、有源层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩展层、第一电极层、第一绝缘层和第二电极层；
[0010]其中，所述第一绝缘层设置有若干第一通孔，所述第一通孔用于连接所述第一电极层和所述第二电极层；
[0011]所述第一通孔处的所述第一绝缘层具有向所述第一通孔中心凸起的弧形结构；
[0012]定义所述弧形结构的弦与所述第一电极层之间的夹角为θ1；定义所述第一通孔与所述第一电极层交点处的切线与所述第一电极层之间的夹角为θ2；
[0013]θ1＜θ2，且θ1≥20
°
，θ2≤80
°
；
[0014]在所述第一电极层上，定义所述第一通孔圆周与所述第一电极层边缘的最短距离为D1，定义所述第一通孔在所述第一电极层上的直径为D2，第一电极层的电极的上台面直径
为D3；0μm＜D1≤5μm，0.5*D3≤D2＜D3。
[0015]优选地，30
°
≤θ1≤50
°
，40
°
≤θ2≤65
°
。
[0016]优选地，1μm≤D1≤3μm。
[0017]优选地，0.6*D3≤D2≤0.85*D3。
[0018]优选地，4μm≤D2≤D4‑
6μm，其中，定义第一电极层的电极的下台面直径为D5，且D3＜D4＜D5。
[0019]优选地，所述第一绝缘层的厚度为3.5μm～5.5μm。
[0020]优选地，所述第一通孔包括用于连接N型电极的第一N型通孔和用于连接P型电极的第一P型通孔，所述第一P型通孔的刻蚀角度≤所述第一N型通孔的刻蚀角度。
[0021]所述的发光二极管芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0022](a)提供一基板，并在所述基板上依次沉积N型半导体层、有源层和P型半导体层，以形成外延层；
[0023](b)在所述外延层上沉积电流阻挡层，并通过光刻得到电流阻挡层，再沉积得到电流扩展层，通过刻蚀得到MESA台阶；
[0024](c)将多个第一N型电极和多个第一P型电极相间分布沉积于芯片表面，形成第一电极层，然后沉积第一绝缘层，所述第一绝缘层包括依次沉积的氧化硅绝缘层和DBR反射层，并在所述第一绝缘层表面涂抹光刻胶；
[0025](d)在所述第一N型电极和所述第一P型电极上方进行光刻，利用干法刻蚀技术得到第一N型通孔和第一P型通孔，并去除步骤(c)中的所述光刻胶；
[0026]其中，所述干法刻蚀采用n段刻蚀的刻蚀方法进行，n≥2，并且所述n段刻蚀中刻蚀速率具有递减的变化趋势；
[0027]优选地，所述n＝2或3；
[0028]优选地，所述n段刻蚀中，第一段刻蚀的刻蚀时间＞第n段刻蚀的刻蚀时间；
[0029](e)并在所述第一N型通孔和第一P型通孔处分别沉积第二N型电极和第二P型电极，以形成第二电极层。
[0030]优选地，在步骤(d)中，所述干法刻蚀的最大速率为所述第一段刻蚀的刻蚀厚度m满足：0.8*DBR反射层的厚度≤m≤DBR反射层的厚度；
[0031]更优选地，所述第n段刻蚀的刻蚀速率为其中，所述氧化硅绝缘层的刻蚀速率＞所述DBR反射层的刻蚀速率。
[0032]更优选地，所述第n段刻蚀的刻蚀厚度包括刻蚀后残余的所述DBR反射层的厚度、所述氧化硅绝缘层的厚度以及刻蚀所述第一电极层的部分金属量。
[0033]更优选地，所述第一电极层的部分金属量不能超过所述第一电极层的金属阻挡层厚度。
[0034]优选地，在步骤(c)中，在所述第一绝缘层表面涂抹光刻胶的厚度为x；
[0035]在步骤(d)中，经过所述干法刻蚀后，第一绝缘层表面残留的所述光刻胶的厚度z；在步骤(c)中，沉积的所述第一绝缘层的厚度为y；
[0036]其中，1.5*y≤x≤3*y；
[0037]优选地，0.5μm≤z≤5μm，3.5μm≤y≤5.5μm；更优选地，1μm≤z≤3μm。
[0038]一种倒装LED芯片，包括所述的发光二极管芯片，以及依次沉积在所述第二电极层表面的第二绝缘层和第三电极层。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0040](1)本专利技术所提供的发光二极管芯片，通过控制第一通孔的形貌，使刻蚀通孔具有平缓斜坡面，不存在刻蚀两段角与毛刺现象，使第二电极披覆完整，不存在断裂的风险，提高了发光二极管芯片的可靠性。
[0041](2)本专利技术所提供的发光二极管芯片的制备方法，通过分段刻蚀的方法，分别控制两端刻蚀的速度和角度，得到具有平缓斜坡面的第一通孔，从而提高了所制备的发光二极管芯片的可靠性。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：基板，以及依次设置在所述基板上的N型半导体层、有源层、P型半导体层、电流阻挡层、电流扩展层、第一电极层、第一绝缘层和第二电极层；其中，所述第一绝缘层设置有若干第一通孔，所述第一通孔用于连接所述第一电极层和所述第二电极层；所述第一通孔处的所述第一绝缘层具有向所述第一通孔中心凸起的弧形结构；定义所述弧形结构的弦与所述第一电极层之间的夹角为θ1；定义所述第一通孔与所述第一电极层交点处的切线与所述第一电极层之间的夹角为θ2；θ1＜θ2，且θ1≥20
°
，θ2≤80
°
；在所述第一电极层上，定义所述第一通孔圆周与所述第一电极层边缘的最短距离为D1，定义所述第一通孔在所述第一电极层上的直径为D2，第一电极层的电极的上台面直径为D3；0μm＜D1≤5μm，0.5*D3≤D2＜D3。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，30
°
≤θ1≤50
°
，40
°
≤θ2≤65
°
。3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，1μm≤D1≤3μm。4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，0.6*D3≤D2≤0.85*D3；优选地，4μm≤D2≤D4‑
6μm，其中，定义第一电极层的电极的下台面直径为D5，且D3＜D4＜D5。5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度为3.5μm～5.5μm。6.根据权利要求1～5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一通孔包括用于连接N型电极的第一N型通孔和用于连接P型电极的第一P型通孔，所述第一P型通孔的刻蚀角度≤所述第一N型通孔的刻蚀角度。7.根据权利要求1～6任一项所述的发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)提供一基板，并在所述基板上依次沉积N型半导体层、有源层和P型半导体层，以形成外延层；(b)在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬梅，王思博，廖汉忠，芦玲，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：