[發明專利]LED芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201711385756.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109950378A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 劉珊珊;廖漢忠;陳順利;丁逸圣
• 申請（專利權）人: 大連德豪光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 司佩杰;李雙皓

本發明涉及一種LED芯片及其制備方法。包括如下步驟：提供LED芯片主體；采用物理氣相沉積方式在芯片主體表面形成金屬層；對沉積金屬層后的芯片主體進行退火處理，得到結晶態金屬氧化物薄膜。所制備得到的LED芯片包括芯片主體以及形成在芯片主體表面上的結晶態金屬氧化物薄膜保護層。結晶態金屬氧化物薄膜保護層能夠為LED芯片提供更好的隔絕水汽的能力。而且，在退火過程中，金屬原子會部分的擴散至氧化銦錫層中，增加氧化銦錫層的自由電子數目，從而可以提高電流擴展層的電流擴展能力，降低LED芯片的工作電壓，提高LED芯片的光電轉化效率。

技術領域

本發明涉及LED技術領域，特別是涉及LED芯片及其制備方法。

背景技術

隨著LED技術的快速發展以及LED光效的逐步提高，LED的應用將越來越廣泛。隨著全球性能源短缺問題的日益嚴重，人們越來越關注LED在照明市場的發展前景，LED將是取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈的潛力光源。

目前，在LED芯片表面會沉積一層絕緣層作為保護層，作為隔絕水汽保護電極的作用。這種保護層的材質一般有SiO₂、SiN_x等。但是，這種保護層需要在等離子體環境中通過化學氣相沉積的方式制備，在該制程中，對電極面會引入等離子損傷，在后續應用中隨使用時間延長或者電流增大，這些缺陷會被放大而導致光電性參數失效。另外，如圖4所示，這種保護層的膜層是無定形態，相比結晶態的膜層隔絕水汽能力較弱。

發明內容

基于此，有必要針對上述問題，提供一種LED芯片的制備方法，不僅避免了對電極面會引入等離子體損傷的缺陷，而且得到的LED芯片的保護層為結晶態的金屬氧化物薄膜，能夠提供更好的隔絕水汽的能力，提升了LED芯片的光效及使用壽命等性能。

一種LED芯片的制備方法，包括如下步驟：

提供LED芯片主體；

采用物理氣相沉積方式在所述芯片主體表面形成金屬層；

對沉積所述金屬層后的所述芯片主體進行退火處理，得到結晶態金屬氧化物薄膜。

上述LED芯片的制備方法中，金屬層采用物理氣相沉積方式形成避免了對電極面引入等離子體損傷，且經退火處理后形成的保護層為結晶態膜層，能夠提供更好的隔絕水汽的能力。

在其中一個實施例中，所述物理沉積法為磁控濺射法或者真空蒸鍍法。優選為真空蒸鍍法，優選的理由是：真空蒸鍍法對氧化銦錫層的保護性較好。

在其中一個實施例中，所述退火處理的溫度為500℃～600℃，保溫時間為4min～40min，退火氣氛為氧氣或者氧氣與氮氣的混合氣體。退火處理的方式有快速熱退火或爐管退火等方式，在退火處理中：溫度過低，氧化銦錫層無法進行晶格重排，表現較低的亮度，溫度過高，氧化銦錫層晶格被破壞，表現較高的電壓及較低的亮度。保溫時間太短對氧化物形成不穩定，時間太長，金屬氧化物薄膜太致密，導致后續刻蝕時長較長，對生產效率不利，所以保溫時間優選為35min。另外，由于要保證金屬層的完全氧化，所以退火氣氛中氮氣的比例越小越好，優選為氧氣。

在其中一個實施例中，所述退火處理中，退火氣氛的氣體通入流量為2標準升/分鐘～30標準升/分鐘。考慮到退火氣氛的氣體通入流量影響熱傳導的能力，對不同機臺的結構需求不同，退火氣氛的氣體通入流量優選為5標準升/分鐘。

在其中一個實施例中，所述金屬層的材料為Ni、Al、Ti、Mg及Ag中的任意一種。這些金屬原料在較低溫度就能形成穩定的金屬氧化物，這些金屬氧化物具備致密的晶體結構，且在退火過程中，這些金屬原料會部分的擴散至氧化銦錫層中，增加氧化銦錫層的自由電子數目，從而提高電流擴展的能力，降低器件的工作電壓，提高光電轉化效率。金屬原料優先為Al，優選的理由是：Al的質量較小，在退火過程中能夠形成致密的氧化物晶格結構。