[發(fā)明專利]一種具有掩膜層的反極性LED芯片及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109037412B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 郭醒;王光緒;劉軍林;李樹強;陳芳;吳小明;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌大學;南昌硅基半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/36
• 分類號: H01L33/36;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發(fā)明涉及一種具有掩膜層的反極性LED芯片，所述芯片包括基板層、鍵合層、粘結保護層、復合結構層、外延層、掩膜層、N電極和鈍化層；基板層的上面依次從下至上為鍵合層、粘結保護層、復合結構層；外延層在復合結構層的上面，外延層依次從下至上為p型層、發(fā)光層、n型層、粗化層、歐姆接觸層；在外延層上面設有掩膜層、N電極和鈍化層，掩膜層在歐姆接觸層之上，且與N電極圖形對應，環(huán)繞在N電極周圍。本發(fā)明還提出一種具有掩膜層的反極性LED芯片的制備方法。本發(fā)明可以解決粗化工藝中，歐姆接觸層濕法腐蝕過程側鉆導致的N電極脫落問題，有效地提高了LED芯片的制備良率。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件及其制備方法，尤其是涉及一種具有掩膜層的反極性LED芯片及其制備方法。

背景技術

發(fā)光二極管(LED)發(fā)展至今，已在各種照明領域得到廣泛應用。與砷化鎵襯底晶格匹配的AlGaInP材料可覆蓋從560nm到650nm范圍的可見光波長，是制備深紅、紅色、橙色、黃綠色LED的優(yōu)良材料。AlGaInP發(fā)光二極管在固態(tài)照明、顯示、城市亮化、植物生長等領域中有著重要應用，廣泛用于全色彩屏幕顯示器、汽車信號燈、交通信號燈、舞臺投光燈、植物生長照明燈和高顯色指數白光照明燈具等產品中。

近年來，人們在AlGaInP發(fā)光二極管外延材料生長技術上取得了很大進步，其內量子效率可達到90％以上。但直接在砷化鎵襯底上生長AlGaInP發(fā)光二極管外延材料，然后直接在砷化鎵襯底的背面制備N電極、在上表面制備P電極制備的LED芯片存在襯底吸收和全反射損耗，從而導致芯片電光轉換效率很低，一般小于10％。

為降低襯底吸收、抑制全反射以提高電光的轉換效率，一種非常有效的辦法是制備反極性LED芯片。該方法是先在砷化鎵襯底上生長AlGaInP發(fā)光二極管外延材料，然后將外延薄膜轉移到到硅、鍺、藍寶石等基板上，再將外延生長襯底去除，然后制作N電極，并進行表面粗化來減少光輸出面的全反射損耗，這種反極性AlGaInP?LED芯片可以將LED的電光轉換效率提升3～6倍，達到30～60％。反極性LED芯片在轉移后的N面工藝過程中，N電極制備是實現(xiàn)電流注入的關鍵，而n型層表面粗化則是提高芯片光提取效率的關鍵。N電極制備過程涉及到犧牲層的去除，n型層的粗化過程涉及到犧牲層和歐姆接觸層的去除。通常，采用濕法腐蝕的方式實現(xiàn)材料去除。犧牲層和歐姆接觸層在腐蝕液中的濕法腐蝕過程為各向同性。對于犧牲層和歐姆接觸層是需要做圖形化，并有選擇性的去除，而不是整面的去除。需要采用光刻工藝將設計好的圖形復制到犧牲層和歐姆接觸層表面。對于當前現(xiàn)有技術，采用光刻工藝實現(xiàn)犧牲層和歐姆接觸層圖形化過程中，由于光刻膠與被腐蝕材料之間的粘附性不足，濕法腐蝕過程中被腐蝕材料存在側鉆問題。從而影響了工藝效果，降低了制造良率。為了解決這個問題，本發(fā)明提出一種具有掩膜層的反極性LED芯片及其制備方法。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供了一種具有掩膜層的反極性LED芯片，所述芯片包括基板層、鍵合層、粘結保護層、復合結構層、外延層、掩膜層、N電極和鈍化層；

所述基板層從下至上依次為接觸層、反面保護層、支撐基板、正面保護層；

所述基板層的上面依次從下至上為鍵合層、粘結保護層、復合結構層；

所述外延層在復合結構層的上面，所述外延層依次從下至上為p型層、發(fā)光層、n型層、粗化層、歐姆接觸層；

在所述外延層上面設有掩膜層、N電極和鈍化層，所述掩膜層在歐姆接觸層之上，且與N電極圖形對應，環(huán)繞在N電極周圍。

其中，所述掩膜層厚度為0.1um～5um；

所述鍵合層的厚度為1um～10um；

所述粘結保護層的厚度為0.1um～10um；

所述復合結構層的厚度為0.05um～2um；

所述基板正面保護層的厚度為0.5um～10um；