一种高亮度LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高亮度LED芯片及其制备方法，高亮度LED芯片包括从下至上依次设置的衬底、p型GaN层、n型GaN层和导电层；其中衬底作P电极；其中n型GaN层的表面设有图形结构，且n型GaN层的表面与n型GaN层的侧壁的连接处形成有斜角结构；以及N电极，穿过导电层与n型GaN层接触形成导通。将n型GaN层侧壁制作出一定的角度，且对其表面进行图形化，同时可提高芯片的发光面积，使用导电层作电流扩展，可提高芯片亮度及电流扩散。亮度及电流扩散。亮度及电流扩散。

【技术实现步骤摘要】
一种高亮度LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工
，特别涉及一种高亮度LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着LED芯片照明以及特殊应用市场份额的不断扩大，对于LED芯片的亮度要求也越来越高，如普通的家用照明、室外移动照明、路灯、投影灯以及信号灯、矿灯等等均追求高亮度的LED芯片。传统的LED芯片难于兼顾高亮度和低欧姆接触。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高亮度LED芯片，能够有效提高芯片的亮度，降低芯片的电压。
[0004]本专利技术还提出一种包高亮度LED芯片的制备方法。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的高亮度LED芯片，包括：从下至上依次设置的衬底、p型GaN层、n型GaN层和导电层；
[0006]其中所述衬底作P电极；
[0007]其中所述n型GaN层的表面设有图形结构，且所述n型GaN层的表面与所述n型GaN层的侧壁的连接处形成有斜角结构；以及
[0008]N电极，穿过所述导电层与所述n型GaN层接触形成导通。
[0009]根据本专利技术的第一方面实施例的高亮度LED芯片，至少具有如下有益效果：将n型GaN层侧壁制作出一定的角度，且对其表面进行图形化，同时可提高芯片的发光面积，使用导电层作电流扩展，可提高芯片亮度及电流扩散。
[0010]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述衬底为硅衬底；<br/>[0011]和/或所述衬底的厚度为100
‑
1000μm。
[0012]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述导电层包括氧化铟锡或石墨烯中的一种或多种；
[0013]和/或所述导电层的厚度为50
‑
300nm。
[0014]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述高亮度LED芯片还包括金属保护层、键合层、金属层、InGaN/GaN多量子阱层和绝缘层，所述衬底设置在所述金属保护层上，所述衬底依次与所述键合层、所述金属层和所述p型GaN层形成欧姆接触，所述N电极穿过所述绝缘层、所述导电层与所述n型GaN层接触形成欧姆接触，所述InGaN/GaN多量子阱层设置在所述p型GaN层和所述n型GaN层之间并形成功能层。
[0015]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述键合层包括第一键合层和第二键合层，所述第一键合层或所述第二键合层的至少之一的厚度为200nm
‑
5μm；
[0016]和/或所述键合层包括Ni、Au、Sn、Ti、W中的一种或多种组合。
[0017]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层为反射镜金属层，所述第二金属层为金属阻挡层。
[0018]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述第一金属层的金属为Ag和Ni中的一种或多种组合，所述第二金属层包括Cr、Pt、Ti、Au的一种或多种组合；
[0019]和/或所述第一金属层的厚度为50
‑
5000nm，所述第二金属层的厚度为50
‑
10000nm。
[0020]根据本专利技术的第一方面实施例所述的高亮度LED芯片，所述反射镜金属层的底部设有保护层；
[0021]所述保护层的厚度为50
‑
300nm，和/或所述保护层为TiW或TiPt层。
[0022]根据本专利技术第二方面实施例的高亮度LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0023]在硅衬底上制备功能层，得到硅基LED外延片；
[0024]在LED外延片内开设P电极反射层和欧姆接触层；
[0025]在所述欧姆接触层上面设置键合层；
[0026]将所述LED外延片与硅衬底键合，形成第一晶圆；
[0027]将所述第一晶圆原硅衬底剥离，并在剥离衬底后的n型GaN层分立各单元，在各单元侧壁设置斜边，在各单元表面设置矩阵图形，同时再粗化各单元侧壁和表面；
[0028]在所述n型GaN层上设置透明导电层作扩展条，去除扩展条之外的透明导电层；
[0029]在所述透明导电层上设置N电极，同时设置绝缘层钝化其他区域，即得到高亮度的LED芯片。
[0030]根据本专利技术的第二方面实施例的高亮度LED芯片的制备方法，在硅衬底上制备功能层，得到硅基LED外延片的方法包括：取第一硅底，在第一硅衬底上依次生长AlGaN缓冲层、n型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层和p型GaN层；
[0031]在LED外延片内开设P电极反射层和欧姆接触层的方法包括：使用电子束蒸发设备在p型GaN层上沉积p接触反射镜金属层，使用电子束蒸发设备在p接触反射镜金属层蒸镀第二金属层；
[0032]在所述欧姆接触层上面设置键合层，将所述LED外延片与硅衬底键合的方法包括：使用电子束蒸发设备在第二金属层上蒸镀第一键合层，准备第二硅底，在其上沉积第二键合层和金属保护层，将第二键合层和第一键合层重叠接触，并送入键合机中进行键合；
[0033]将所述第一晶圆原硅衬底剥离，并在剥离衬底后的n型GaN层分立各单元的方法包括：将原外延片的第一硅底经过机械研磨减薄后再通过溶液腐蚀，至第一硅底消失为止，采用ICP刻蚀去除AlGaN缓冲层，暴露出n型GaN层；
[0034]在各单元侧壁设置斜边，在各单元表面设置矩阵图形，同时再粗化各单元侧壁和表面的方法包括：对n型GaN层使用光刻加ICP刻蚀的方法，制作出侧壁斜角，再使用光刻加ICP刻蚀的方法，制作出表面图形，然后使用湿法刻蚀的方法，对n型GaN层进行湿法刻蚀，使其表面粗化；
[0035]在所述n型GaN层上设置透明导电层作扩展条，去除扩展条之外的透明导电层的方法包括：使用磁控溅射设备在n型GaN层溅镀透明导电层ITO，并使用光刻加湿法刻蚀的方法去除扩展条外的ITO；
[0036]在所述透明导电层上设置N电极，同时设置绝缘层钝化其他区域，即得到高亮度的LED芯片的方法包括：使用气相沉积PECVD的方法在n型GaN层上面沉积绝缘层，在所述绝缘层使用光刻加湿法刻蚀方法，去除掉电极位置的绝缘层，再使用电子蒸发设备，并采用光刻
加撕金的方法，在已去除绝缘层的电极位置生长金属电极，最终得到LED芯片。
[0037]不难理解，本专利技术第二方面实施例中的高亮度LED芯片的制备方法，具有如前所述第一方面实施例中的高亮度LED芯片的技术效果，因而不再赘述。
[0038]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0039]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步地说明；
[0040]图1为本专利技术实施例中的侧面剖视图；
[0041]图2为本专利技术实施例中制备所得LE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高亮度LED芯片，其特征在于，包括：从下至上依次设置的衬底、p型GaN层、n型GaN层和导电层；其中所述衬底作P电极；其中所述n型GaN层的表面设有图形结构，且所述n型GaN层的表面与所述n型GaN层的侧壁的连接处形成有斜角结构；以及N电极，穿过所述导电层与所述n型GaN层接触形成导通。2.根据权利要求1所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述衬底为硅衬底；和/或所述衬底的厚度为100
‑
1000μm。3.根据权利要求1所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述导电层包括氧化铟锡或石墨烯中的一种或多种；和/或所述导电层的厚度为50
‑
300nm。4.根据权利要求1至3任一项所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述高亮度LED芯片还包括金属保护层、键合层、金属层、InGaN/GaN多量子阱层和绝缘层，所述衬底设置在所述金属保护层上，所述衬底依次与所述键合层、所述金属层和所述p型GaN层形成欧姆接触，所述N电极穿过所述绝缘层、所述导电层与所述n型GaN层接触形成欧姆接触，所述InGaN/GaN多量子阱层设置在所述p型GaN层和所述n型GaN层之间并形成功能层。5.根据权利要求4所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述键合层包括第一键合层和第二键合层，所述第一键合层或所述第二键合层的至少之一的厚度为200nm
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5μm；和/或所述键合层包括Ni、Au、Sn、Ti、W中的一种或多种组合。6.根据权利要求4所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述金属层包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层为反射镜金属层，所述第二金属层为金属阻挡层。7.根据权利要求6所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述第一金属层的金属为Ag和Ni中的一种或多种组合，所述第二金属层包括Cr、Pt、Ti、Au的一种或多种组合；和/或所述第一金属层的厚度为50
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5000nm，所述第二金属层的厚度为50
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10000nm。8.根据权利要求6所述的高亮度LED芯片，其特征在于：所述反射镜金属层的底部设有保护层；所述保护层的厚度为50
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300nm，和/或所述保护层为TiW或TiPt层。9.一种高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在硅衬底上制备功能层，得到硅基LED外延片...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：广州市众拓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：