[發明專利]一種LED芯片的制作方法及一種LED芯片

在審

• 申請號: 201510759712.6
• 申請日: 2015-11-09
• 公開（公告）號: CN105206724A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 艾國齊;徐平
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/44;H01L33/46
• 代理公司: 長沙七合源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 歐穎;鄭雋

技術領域

本發明涉及半導體LED芯片領域，特別地，涉及一種改善LED芯片電極粘附力的LED芯片的制作方法及一種LED芯片。

背景技術

LED芯片制程中，早期是并不設置鈍化層的。沒有鈍化層的保護時，LED芯片的可靠性會大大降低，透明導電層直接裸露在空氣中，容易被酸性物質腐蝕、也容易被機械性地刮傷，這些都會對LED芯片的使用壽命和生產良率造成重大影響。后來在芯片制程中都加上了鈍化層工藝，鈍化層必須滿足三個條件：其一，必須有較好的穿透率，否則會嚴重吸光，降低LED芯片的出光效率；其二、要有一定的硬度和穩定性，抵抗外界刮傷和空氣中氣體的腐蝕；其三，折射率必須與透明導電層匹配，折射率太小導致臨界角太小，從而容易出現全反射現象，造成光在LED中無法取出，不僅降低了發光效率，同時會產生大量的熱，降低可靠性。

目前LED芯片廠多半使用氧化硅或者氮化硅作為鈍化層。也有專利中涉及使用其它材料作為鈍化層材料。

如專利申請CN201510145433中提供一種LED芯片的制造方法。包括：提供襯底，所述襯底具有襯底側壁；刻蝕所述襯底形成臺階，所述臺階具有臺階側壁；在所述襯底上形成電流阻擋層，同時在所述襯底側壁及臺階側壁上形成鈍化層；在所述襯底上形成透明導電層，所述透明導電層覆蓋所述電流阻擋層；在所述透明導電層上和臺階上分別形成電極。相比現有技術，省去了一道光刻工藝，同時并未缺少所需要的膜層，因此也確保了LED芯片的質量。其中，所述LED芯片的第一材料層(鈍化層)的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁中的多種。

另外，專利申請CN201410596788中公開了一種LED芯片的Al₂O₃/SiON鈍化層結構，其中，所述n型電極、p型電極外側的芯片上表面依次沉積有Al₂O₃層和SiON層，即其中的鈍化層為疊加的Al₂O₃層和SiON層。

但上述專利申請中公開的LED芯片的電極粘附力仍有待進一步提高。

發明內容

本發明提供一種改善LED芯片電極粘附力的LED芯片的制作方法，具體包括將鈍化層設置為一定厚度的純氧化鋁層。

本發明提供一種LED芯片的制作方法，包括以下步驟：1)在襯底材料上制作外延層，包括先制備N-GaN層，再制備P-GaN層；2)在外延層上干法刻蝕出相應晶粒圖形，露出臺階和N型GaN層；3)在外延層上蒸鍍形成透明導電層；4)在透明導電層上蒸鍍金屬P電極，在N-GaN層上蒸鍍N電極；5)在晶圓表面整面蒸鍍純氧化鋁作為鈍化層，純氧化鋁鈍化層的厚度為6)通過光刻腐蝕工藝在氧化鋁鈍化層上露出P電極和N電極；7)晶圓減薄和切割裂片得到所述LED芯片。

使用本發明方法制作LED芯片與傳統LED芯片相比，可以大大提高LED芯片外量子效率，同時增加對外力的抵抗能力，起到更好的芯片保護作用。

在一種具體的實施方式中，步驟1)中襯底材料選自藍寶石、碳化硅和硅，且外延層厚度為5-8μm。

在一種具體的實施方式中，步驟3)中制備的透明導電層的透光率大于90％，且其電阻率的數量級小于等于10-4。

在一種具體的實施方式中，步驟2)中刻蝕深度為1-2μm，切割道的寬度在10μm-30μm之間。

在一種具體的實施方式中，步驟4)中P電極與P-GaN層和透明導電層接觸，N電極與N-GaN層接觸。

在一種具體的實施方式中，步驟5)中的蒸鍍為電子束蒸發，且腔體溫度150-300℃，蒸發速率控制在腔體真空度高于10-5數量級。本領域技術人員熟知的，電子束蒸發是真空蒸鍍的一種方式，它是在鎢絲蒸發的基礎上發展起來的。

本發明還提供一種如上所述方法制備得到的LED芯片，其特征在于：所述芯片在厚度方向上依次包括襯底材料、N-GaN、P-GaN、透明導電層ITO和純氧化鋁鈍化層，還包括與P-GaN和透明導電層ITO接觸的P電極和與N-GaN接觸的N電極，且所述純氧化鋁鈍化層的厚度為

本發明中采用純氧化鋁作為鈍化層，其優點如下：氧化鋁折射率約為1.765，氧化硅約為1.48，氧化鋁的穿透率比氧化硅更好，具有更好的機械硬度。本發明采用氧化鋁作為鈍化層，不僅能更好的起到抵抗劃傷和抗腐蝕作用，同時還能大大改善全反射現象，提高LED芯片的出光效率。