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1、(10)申请公布号 CN 104319333 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104319333 A (21)申请号 201410596755.2 (22)申请日 2014.10.31 H01L 33/42(2010.01) H01L 33/46(2010.01) H01L 33/00(2010.01) (71)申请人 广东德力光电有限公司 地址 529000 广东省江门市江海区彩虹路 1 号 (72)发明人 易翰翔 郝锐 吴魁 黄惠葵 (54) 发明名称 一种具有高反射电极的 LED 芯片及其制备方 法 (57) 摘要 本发明公开了一种具有高反射电极的 LED 芯 片， 。
2、包括生长在衬底上的 n 型半导体层、 多量子阱 有源区和 p 型半导体层， n 型半导体层制作有 n 型 电极， p型半导体层上制作p型电极， 其特征在于 ： 所述的 p 型电极包括依次制作在 p 型半导体层上 的透明导电层、 粘附性电流阻挡层、 金属反光层、 金属粘附层、 金属接触层和绝缘保护层， 同时介绍 了该 LED 芯片的制作方法。本发明利用高反射率 金属反光层减少金属电极对光的吸收， 又把大量 的光反射到其他发光表面， 提高光的萃取效率， 同 时利用粘附性电流阻挡层解决电流拥堵问题， 提 高电流注入的均匀性， 避免局部过热， 而粘附性电 流阻挡层能提高与反射金属的粘附性， 最终综合 。
3、提高了 LED 的发光效率和使用寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104319333 A CN 104319333 A 1/2 页 2 1.一种具有高反射电极的LED芯片， 包括生长在衬底上的n型半导体层、 多量子阱有源 区和 p 型半导体层， n 型半导体层制作有 n 型电极， p 型半导体层上制作 p 型电极， 其特征在 于 ： 所述的 p 型电极包括依次制作在 p 型半导体层上的透明导电层、 粘附性电流阻挡层、 金 属。
4、反光层、 金属粘附层、 金属接触层和绝缘保护层。 2. 根据权利要求 1 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述的绝缘保护 层包覆在透明导电层、 粘附性电流阻挡层、 金属反光层、 金属粘附层、 金属接触层外侧， 且绝 缘保护层经蚀刻暴露出金属接触层。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述透明导 电层的材料是 ITO 或 ZnO。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述粘附性 电流阻挡层的材料是 Al2O3。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 。
5、LED 芯片， 其特征在于 ： 所述金属反 光层的材料为 Al、 Ag 的单一金属或合金。 6. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述金属粘 附层的材料为 Ti、 Cr、 Pt 和 Ni 中的单一金属或合金。 7. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述金属接 触层的材料为 Au 或 Au/Ti 合金、 Au/Ag 合金。 8. 根据权利要求 1 或 2 所述的具有高反射电极的 LED 芯片， 其特征在于 ： 所述绝缘保 护层材料为 SiO2、 Al2O3 和 SiON 的单一或复合材料。 9. 。
6、一种具有高反射电极的 LED 芯片的制备方法， 包括 ：（1） 在衬底上依次生长 n 型半 导体层、 多量子阱有源区和 p 型半导体层 ；（2） 在所述 p 型半导体层部分区域进行蚀刻， 蚀 刻 p 型半导体层和多量子阱有源区， 暴露 n 型半导体层 ；（3） 在暴露的 n 型半导体层上制作 n 型电极， 在未蚀刻的 p 型半导体层上制作 p 型电极， 其特征在于 ： 所述步骤 （3） 中， p 型电 极的制作方法包含如下步骤 ： S1 在所述的 p 型半导体层上制作透明导电层 ； S2 在所述的透明导电层上镀上粘附性电流阻挡层 ； S3 在所述的电流阻挡层上镀上金属反光层 ； S4 对所述的。
7、金属反光层上镀上金属粘附层 ； S5 在所述的金属粘附层上镀上金属接触层 ； S6 在所述的芯片表面蒸镀绝缘保护层 ； S7 对所述的绝缘保护层蚀刻， 把金属接触层裸露出来。 10. 根据权利要求 9 所述的具有高反射电极的 LED 芯片的制备方法， 其特征在于 ： 所述 步骤 S2 中， 粘附性电流阻挡层是通过 MOCVD 制备而成， 包括如下制作步骤 ： S01将芯片加工品放入LP-MOCVD设备的反应室中， 此时腔体压力为10-25torr， 石墨盘 转速在 500-1000 r/min 之间， 在 N2气氛下加热到 400-700， 处理 5-15 分钟 ； S02 将 Al 源、 氧。
8、 源 以 1:（1-10）的 摩 尔 比 送 入 反 应 室 中， 同 时 改 变 腔 体 压 力 为 15-45torr， 开始生长 Al2O3薄膜， 生长速率为 0.5nm/min10nm/min， 生长时间为 10-100min ； S03 生长过程结束后， 将腔体压力提高到 50-100torr， 增加通入反应腔的 N2流量并进 权 利 要 求 书 CN 104319333 A 2 2/2 页 3 行吹扫， 等待温度降低至常温后取出芯片加工品。 权 利 要 求 书 CN 104319333 A 3 1/3 页 4 一种具有高反射电极的 LED 芯片及其制备方法 技术领域 0001 本发。
9、明涉及 LED 芯片技术领域， 特别是一种具有高反射电极的 LED 芯片及其制备 方法。 背景技术 0002 LED 是将具有直接带隙的半导体材料制成的 pn 二极管， 在热平衡下， 大量的电子 能量不足以从价带跃迁到导带。 若施加一个顺向偏压， 则电子会从价带跃迁到导带上， 并同 时在价带上形成相应的空位。在适当的条件下， 电子和空穴在 pn 结区域结合， 电子的能量 以光的形式发出， 电源的注入使电子和空穴不断补充到n型半导体和p型半导体， 使发光过 程持续进行。一颗传统的蓝绿光 LED 芯片结构如图 1 所示， 其可分为 n 型氮化镓 11、 多量 子阱发光区 12、 p 型氮化镓 13。
10、、 粘附性电流阻挡层 14、 透明导电层 15、 p 型电极 16、 绝缘保 护层 17， 电极结构是在 p 型氮化镓和 n 型氮化镓上镀上 Au 或 Cr、 Au。该台面结构就不可 避免地使电流横向扩展， 由于 p 型氮化镓导电性较差， 采用这种电极结构会使电流集中在 电极下方区域， 产生电流拥堵效应， 导致局部温度过高以及发光区域集中在电极下方区域， 由于金属透光性差吸收光， 大量的光被遮挡无法萃取而转化为热， 最终结果就是降低了 LED 的发光效率和使用寿命。 0003 为了解决电流拥堵效应， 现有技术广泛使用粘附性差的 SiO2作为电流阻挡层， 利 用电流阻挡层绝缘特性， 促使电流向透。
11、明导电层扩散， 经过透明导电层后， 电流均匀注入到 p型半导体层中。 但是电流阻挡层并不能解决金属电极遮光吸光问题， 而且金属电极与SiO2 粘附性较差， 容易出现电极掉落情况， 因此该技术仍需改进。 发明内容 0004 针对现有技术的不足， 本发明提供一种具有高反射电极的 LED 芯片及其制备方 法。 0005 本发明的技术方案为 ： 一种具有高反射电极的LED芯片， 包括生长在衬底上的n型 半导体层、 多量子阱有源区和 p 型半导体层， n 型半导体层制作有 n 型电极， p 型半导体层 上制作p型电极， 其特征在于 ： 所述的p型电极包括依次制作在p型半导体层上的透明导电 层、 粘附性电。
12、流阻挡层、 金属反光层、 金属粘附层、 金属接触层和绝缘保护层。 0006 所述的绝缘保护层包覆在透明导电层、 粘附性电流阻挡层、 金属反光层、 金属粘附 层、 金属接触层外侧， 且绝缘保护层经蚀刻暴露出部分金属接触层。 0007 所述透明导电层是 ITO 或 ZnO 制成的透明导电层 ； 所述粘附性电流阻挡层是 Al2O3制成的粘附性电流阻挡层 ； 所述金属反光层为Al或Ag制成的金属反光层 ； 所述金属 粘附层为 Ti、 Cr、 Pt、 Ni 中的一种材料制成的金属粘附层 ； 所述金属接触层为 Au 制成的金 属接触层 ； 所述绝缘保护层为 SiO2、 Al2O3、 SiON 中的一种材料。
13、制成的绝缘保护层。 0008 一种具有高反射电极的 LED 芯片的制备方法， 包括 ：（1） 在衬底上依次生长 n 型半 导体层、 多量子阱有源区和 p 型半导体层 ；（2） 在所述 p 型半导体层部分区域进行蚀刻， 蚀 说 明 书 CN 104319333 A 4 2/3 页 5 刻 p 型半导体层和多量子阱有源区， 暴露 n 型半导体层 ；（3） 在暴露的 n 型半导体层上制作 n 型电极， 在未蚀刻的 p 型半导体层上制作 p 型电极， 其特征在于 ： 所述步骤 （3） 中， p 型电 极的制作方法包含如下步骤 ： S1 在所述的 p 型半导体层上制作透明导电层 ； S2 在所述的透明导。
14、电层上镀上粘附性电流阻挡层 ； S3 在所述的电流阻挡层上镀上金属反光层 ； S4 对所述的金属反光层上镀上金属粘附层 ； S5 在所述的金属粘附层上镀上金属接触层 ； S6 在所述的芯片表面蒸镀绝缘保护层 ； S7 对所述的绝缘保护层蚀刻， 把金属接触层裸露出来。 0009 所述步骤 S2 中， 粘附性电流阻挡层是通过 MOCVD 制备而成， 包括如下制作步骤 ： S01将芯片加工品放入LP-MOCVD设备的反应室中， 此时腔体压力为10-25torr， 石墨盘 转速在 500-1000 r/min 之间， 在 N2气氛下加热到 400-700， 处理 5-15 分钟 ； S02 将 Al 。
15、源、 氧 源 以 1:（1-10）的 摩 尔 比 送 入 反 应 室 中， 同 时 改 变 腔 体 压 力 为 15-45torr， 开始生长 Al2O3薄膜， 生长速率为 0.5nm/min10nm/min， 生长时间为 10-100min ； S03 生长过程结束后， 将腔体压力提高到 50-100torr， 增加通入反应腔的 N2流量并进 行吹扫， 等待温度降低至常温后取出芯片加工品。 0010 所述透明导电层的材料是 ITO 或 ZnO ； 所述粘附性电流阻挡层的材料是 Al2O3 ； 所 述金属反光层的材料为 Al、 Ag 的单一金属或合金 ； 所述金属粘附层的材料为 Ti、 Cr、。
16、 Pt 和 Ni 中的单一金属或合金 ； 所述金属接触层的材料为 Au 或 Au 合金， 如 Au/Ti 合金、 Au/Ag 合 金 ； 所述绝缘保护层材料为 SiO2、 Al2O3 和 SiON 的单一或复合材料。 0011 本发明的有益效果为 ： 利用高反射率金属反光层减少金属电极对光的吸收， 又把 大量的光反射到其他发光表面， 提高光的萃取效率， 同时利用粘附性电流阻挡层解决电流 拥堵问题， 提高电流注入的均匀性， 避免局部过热， 而 MOCVD 制作的粘附性电流阻挡层的表 面很粗糙， 表面积大， 具有很高的吸附能力， 提高与反射金属的粘附性， 减少反射金属与电 流阻挡层之间吸光金属的使。
17、用， 最终综合提高 LED 的发光效率和使用寿命。 附图说明 0012 图 1 为传统蓝绿光 LED 芯片结构示意图 ； 图 2 是本发明所述的具有高反射率电极的 LED 芯片结构图。 具体实施方式 0013 下面结合附图和实施案例对本发明作进一步详细的说明 ： 实施例1 ： 如图2所示， 本发明的制备方法包括 （1） 在衬底上依次生长最底层Si掺杂的 n 型半导体层 1、 InGaN/GaN 多量子阱有源区 2 和最上层的 Mg 掺杂的 p 型半导体层 3 ；（2） 对部分 p 型半导体层 3 和多量子阱有源区 2 进行 ICP 蚀刻， 暴露 n 型半导体层 1 ；（3） 在暴 露的 n 型。
18、半导体层 1 上制作 n 型电极， 在未蚀刻的 p 型半导体层 3 上制作 p 型电极， 其中， p 型电极的制作方法包含如下步骤 ： 说 明 书 CN 104319333 A 5 3/3 页 6 步骤 1 ： 在所述 p 型半导体层 3 上镀上透明导电层 4， 所选材料是 ITO。 0014 步骤 2 ： 在所述透明导电层 4 上镀上粘附性电流阻挡层 5， 所选材料是 MOCVD 制 作的 Al2O3， 具体步骤如下 ：（1）将芯片放入 LP-MOCVD 设备的反应室中， 此时腔体压力为 10-25torr， 石墨盘转速设置为 500 转 / 分钟， 在 N2气氛下加热到 400， 处理 5。
19、 分钟 ；（2） 将 Al 源、 氧源以 1:1 的摩尔比通入反应室中， 其中 Al 源为液态并用气体把 Al 原料吹出来， 同时改变腔体压力为 15-45torr， 开始生长 Al2O3薄膜， 生长速率为 0.5nm/min ；（3） 生长过 程结束后， 将腔体压力提高到50torr， 增加通入反应腔的N2流量通过吹扫降低温度， 当温度 降低至常温 （2550 ） 后取出 LED 芯片。 0015 步骤 3 ： 在所述的粘附性电流阻挡层 5 上镀上金属反光层 6， 所选材料是 Al。 0016 步骤 4 ： 在所述的金属反光层 6 上镀上金属粘附层 7， 所选材料是 Ti。 0017 步骤 。
20、5 ： 在所述的金属粘附层 7 上镀上金属接触层 8， 所选材料是 Au。 0018 步骤 6 ： 在整个 LED 芯片表面镀上绝缘保护层 9， 所选材料是 SiO2。 0019 步骤 7 ： 对所述的绝缘保护层 9 进行蚀刻， 把金属接触层 8 裸露出来。 0020 实施例2 ： 如图2所示， 本发明的制备方法包括 （1） 在衬底上依次生长最底层Si掺 杂的 n 型半导体层 1、 InGaN/GaN 多量子阱有源区 2 和最上层的 Mg 掺杂的 p 型半导体层 3 ； （2） 对部分 p 型半导体层 3 和多量子阱有源区 2 进行 ICP 蚀刻， 暴露 n 型半导体层 1 ；（3） 在暴露的。
21、 n 型半导体层 1 上制作 n 型电极， 在未蚀刻的 p 型半导体层 3 上制作 p 型电极， 其 中， p 型电极的制作方法包含如下步骤 ： 步骤 1 ： 在所述 p 型半导体层 3 上镀上透明导电层 4， 所选材料是 ZnO。 0021 步骤 2 ： 在所述透明导电层 4 上镀上粘附性电流阻挡层 5， 所选材料是 MOCVD 制 作的 Al2O3， 具体步骤如下 ：（1）将芯片放入 LP-MOCVD 设备的反应室中， 此时腔体压力为 10-25torr， 石墨盘转速设置为 1000 转 / 分钟， 在 N2气氛下加热到 700， 处理 15 分钟 ； （2） 将 Al 源、 氧源以 1:。
22、10 的摩尔比通入反应室中， 其中 Al 源为液态并用气体把 Al 原料吹 出来， 同时改变腔体压力为 15-45torr， 开始生长 Al2O3薄膜， 生长速率为 10nm/min ；（3） 生 长过程结束后， 将腔体压力提高到 100torr， 增加通入反应腔的 N2流量通过吹扫降低温度， 当温度降低至常温 （2550 ） 后取出 LED 芯片。 0022 步骤 3 ： 在所述的粘附性电流阻挡层 5 上镀上金属反光层 6， 所选材料是 Ag。 0023 步骤 4 ： 在所述的金属反光层 6 上镀上金属粘附层 7， 所选材料是 Ni。 0024 步骤 5 ： 在所述的金属粘附层 7 上镀上金。
23、属接触层 8， 所选材料是 Au。 0025 步骤 6 ： 在整个 LED 芯片表面镀上绝缘保护层 9， 所选材料是 SiON。 0026 步骤 7 ： 对所述的绝缘保护层 9 进行蚀刻， 把金属接触层 8 裸露出来。 0027 上述实例仅例示性说明本发明的原理及功效， 而非用于限制本发明。任何熟悉此 技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下， 对上述实施例进行修饰或改变。 因此， 举 凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的 一切等效修饰或改变， 仍应由本发明的权利要求所涵盖。 说 明 书 CN 104319333 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 104319333 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 104319333 A 8 。