一种高光效led芯片及制备方法
技术领域
1.本发明涉及发光芯片技术领域，具体涉及一种高光效led芯片及制备方法。
背景技术：2.常规的的蓝绿led芯片一般包括衬底、外延层、电流阻挡层、透明导电层、p型电极、n型电极以及绝缘保护层，外延层一般包括n型半导体、多量子阱发光区以及p型半导体，p型电极和n型电极分别与p型半导体和n型半导体电性连接。其中，n型电极与n型半导体电性连接需要制作mesa台阶，即需要将制作mesa台阶区域的p型半导体和多量子阱发光区去除，此工序不可避免地牺牲大量的量子阱发光区，降低了led的发光效率，尤其是在大电流应用产品中，电流密度droop显著，光效无法达到极致。
3.现有技术中，将芯片电极分为反射电极(即高反射电极)和导电电极(即p型导电电极与n型导电电极)两部分，通过制作不导电的高反射电极，将传统led结构中被导电电极遮住、吸收的光提取出来，大大提升led的光效。
4.然而，现有技术虽然有效的提升了led的光效，但是在制作过程中，由于工艺窗口较小，容易导致生产良率下降，生产良率无法有效保证。
技术实现要素：5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高光效led芯片及制备方法，旨在解决现有技术中制作led过程中，由于工艺窗口较小，容易导致生产良率下降，无法保证高的生产良率。
6.本发明的一方面在于提供一种高光效led芯片，所述芯片包括衬底和外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层；
7.所述芯片还包括设于所述p型半导体层上的电流阻挡层、设于所述电流阻挡层上的透明导电层、设于所述透明导电层上的第一金属阻挡层以及设于所述n型半导体层上的第二金属阻挡层、设于所述透明导电层上的第一绝缘层、设于所述第一绝缘层上的高反射金属层以及设于所述高反射金属层上的第二绝缘层，所述高反射金属层与所述金属阻挡层保持绝缘；
8.其中，所述第二绝缘层上设有p型导电电极与n型导电电极，所述p型导电电极通过预设的第一导电通孔与所述第一金属阻挡层接触进而与所述p型半导体层连接，所述n型导电电极通过预设的第二导电通孔与所述第二金属阻挡层接触进而与所述n型半导体层连接，且所述p型导电电极、n型导电电极与所述高反射金属层之间保持绝缘。
9.根据上述技术方案的一方面，所述第一导电通孔贯穿所述第一绝缘层与所述第二绝缘层，所述p型导电电极通过所述第一导电通孔连接至所述第一金属阻挡层，以间接连接至所述透明导电层与所述p型半导体层。
10.根据上述技术方案的一方面，所述第二导电通孔贯穿所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述p型半导体与所述多量子阱区以暴露出所述n型半导体层，所述n型导电电极通
过所述第二导电通孔连接至所述第二金属阻挡层，以间接连接至所述n型半导体层。
11.根据上述技术方案的一方面，所述电流阻挡层、所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均由sio2、al2o3、tio2中一种或多种不导电材料制成。
12.根据上述技术方案的一方面，所述透明导电层由ito、izo或其它透明导电材料制成。
13.根据上述技术方案的一方面，所述第一金属阻挡层和第二金属阻挡层均为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
14.根据上述技术方案的一方面，所述高反射金属层由al、ag、mg金属材料或其它具有高反射特性的金属材料制成。
15.根据上述技术方案的一方面，所述p型导电电极与所述n型导电电极均为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
16.本发明的另一方面在于提供一种高光效led芯片的制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的高光效led芯片，所述制备方法包括：
17.提供一衬底并在所述衬底上制作外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层；
18.在所述p型半导体上制作第一导电通孔；
19.在所述第一导电通孔内所述p型半导体之上依次制作电流阻挡层、透明导电层、第一金属阻挡层以及p型导电电极；
20.对所述p型半导体层与所述多量子阱区进行刻蚀，暴露出所述n型半导体层以得到mesa区域及第二导电通孔；
21.在所述第二导电通孔内所述n型半导体层之上制作所述第二金属阻挡层；
22.在所述p型半导体层上依次制作透明导电层、第一绝缘层、高反射金属层、第二绝缘层与n型导电电极，并且所述第二绝缘层延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触，所述n型导电电极延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触。
23.根据上述技术方案的一方面，所述金属阻挡层为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
24.采用本发明所示的高光效led芯片及制备方法，区别于常规正装led芯片结构中mesa的制作会牺牲较多的量子阱发光区，本发明采取开孔式制作，在n焊盘底下不制作mesa，只承担打线作用，由电流扩展条与n型半导体层进行电性连接，大大减少外延层的牺牲，降低电流密度droop效应，有利于芯片光效的提升；同时由于采用了反射电极，减少常规电极的吸光；以及在制作导电通孔时创造性的采用了金属阻挡层。若没有金属阻挡层，在制作第一绝缘层图形时，若使用boe湿法刻蚀，为防止boe穿透透明导电层刻蚀到下层的电流阻挡层，制作透明导电层的材料(ito等)必然要加厚，会增加吸光，影响亮度；若使用icp干刻蚀，又会损伤透明阻挡层及外延层，引起芯片电压升高、启动电压下降等良率损失；而采用金属阻挡层刻蚀则不存在以上问题，因此制作导电通孔时的工艺窗口也大大增加，使得该发明产业化更易达到。
25.本发明的附加方面与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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
27.图1为本发明第一实施例中高光效led芯片的结构示意及aa向剖视示意图；
28.图2为本发明第二实施例中高光效led芯片的制备方法的流程示意图；
29.附图符号说明：
30.衬底10、外延层20、n型半导体层21、多量子阱区22、p型半导体层23、电流阻挡层30、透明导电层40、第一绝缘层50、第一金属阻挡层60、第二金属阻挡层61、高反射金属层70、第二绝缘层80、n型导电电极90、p型导电电极91、第一导电通孔110、第二导电通孔120。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
32.实施例一
33.请参阅图1，本方面的第一实施例提供了一种高光效led芯片，所述芯片包括衬底10和外延层20，所述外延层20包括n型半导体层21、多量子阱区22与p型半导体层23；
34.所述芯片还包括设于所述p型半导体层23上的电流阻挡层30、设于所述电流阻挡层30上的透明导电层40、设于所述透明导电层40上的第一金属阻挡层60以及设于所述n型半导体层21上的第二金属阻挡层61、设于所述透明导电层40上的第一绝缘层50、设于所述第一绝缘层50上的高反射金属层70以及设于所述高反射金属层70上的第二绝缘层80，所述高反射金属层70与所述金属阻挡层60保持绝缘；
35.其中，所述第二绝缘层80上设有p型导电电极91与n型导电电极90，所述p型导电电极91通过预设的第一导电通孔110与所述第一金属阻挡层60接触进而与所述p型半导体层23连接，所述n型导电电极90通过预设的第二导电通孔120与所述第二金属阻挡层61接触进而与所述n型半导体层21连接，且所述p型导电电极91、n型导电电极90与所述高反射金属层70之间保持绝缘。
36.具体而言，所述第一导电通孔110贯穿所述第一绝缘层50与所述第二绝缘层80，所述p型导电电极91通过所述第一导电通孔连接至所述第一金属阻挡层60，以间接连接至所述透明导电层40与所述p型半导体层23。
37.进一步的，所述第二导电通孔120贯穿所述第一绝缘层50、所述第二绝缘层80、所述p型半导体层23与所述多量子阱区22以暴露出所述n型半导体层21，所述n型导电电极90通过所述第二导电通孔120连接至所述第二金属阻挡层61，以间接连接至所述n型半导体层21。
38.在本发明的一些可选实施例当中，所述电流阻挡层30、所述第一绝缘层50与所述第二绝缘层80均由sio2、al2o3、tio2中一种或多种不导电材料制成；所述透明导电层40由
ito、izo或其它透明导电材料制成；所述金属阻挡层60由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构；所述高反射金属层70由al、ag、mg金属材料或其它具有高反射特性的金属材料制成；所述p型导电电极91与所述n型导电电极90均由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
39.采用本发明所示的高光效led芯片及制备方法，区别于常规正装led芯片结构中mesa的制作会牺牲较多的量子阱发光区，本发明采取开孔式制作，在n焊盘底下不制作mesa，只承担打线作用，由电流扩展条与n型半导体层进行电性连接，大大减少外延层的牺牲，降低电流密度droop效应，有利于芯片光效的提升；同时由于采用了反射电极，减少常规电极的吸光；以及在制作导电通孔时创造性的采用了金属阻挡层。若没有金属阻挡层，在制作第一绝缘层图形时，若使用boe湿法刻蚀，为防止boe穿透透明导电层刻蚀到下层的电流阻挡层，制作透明导电层的材料(ito等)必然要加厚，会增加吸光，影响亮度；若使用icp干刻蚀，又会损伤透明阻挡层及外延层，引起芯片电压升高、启动电压下降等良率损失；而采用金属阻挡层刻蚀则不存在以上问题，因此制作导电通孔时的工艺窗口也大大增加，使得该发明产业化更易达到。
40.实施例二
41.请参阅图2，本发明的第二实施例提供了一种高光效led芯片的制备方法，所述制备方法用于制备第一实施例当中所述的高光效led芯片，所述制备方法包括步骤s10-s60：
42.步骤s10，提供一衬底并在所述衬底上制作外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层；
43.步骤s20，在所述p型半导体上制作第一导电通孔；
44.步骤s30，在所述第一导电通孔内所述p型半导体之上依次制作电流阻挡层、透明导电层、第一金属阻挡层以及p型导电电极；
45.步骤s40，对所述p型半导体层与所述多量子阱区进行刻蚀，暴露出所述n型半导体层以得到mesa区域及第二导电通孔；
46.步骤s50，在所述第二导电通孔内所述n型半导体层之上制作所述第二金属阻挡层；
47.步骤s60，在所述p型半导体层上依次制作透明导电层、第一绝缘层、高反射金属层、第二绝缘层与n型导电电极，并且所述第二绝缘层延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触，所述n型导电电极延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触。
48.在本实施例当中，所述金属阻挡层由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
49.在本发明的一些实施例当中，上述高光效led芯片的制备方法具体包括以下步骤：
50.提供一衬底并在所述衬底上制作外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层；
51.在外延层上沉积第一绝缘层并制作cbl图形；可选地，所述第一绝缘层可以是由sio2、al2o3、tio2等一种或多种绝缘材料组成。
52.在所述外延层上沉积透明导电层；可选地，所述透明导电层可以是ito、izo等透明
导电材料。
53.在所述透明导电层上进行mesa掩膜图形制作。
54.利用mesa掩膜图形进行透明导电层的湿法刻蚀，制作出透明导电层图形。
55.通过干法刻蚀，在上述基础上制作mesa图形，然后去除掩膜。
56.在所述透明导电层上制作掩膜，并沉积金属阻挡层材料，制作p型金属阻挡层；可选的，所述p型金属阻挡层可以是包含cr、al、au、pt、ni、ti等金属或与其合金组成的叠层或单层结构。
57.在所述透明导电层上沉积第一绝缘层；可选地，所述第一绝缘层可以是由sio2、al2o3、tio2等一种或多种绝缘材料组成。
58.在所述第一绝缘层上制作掩膜，并沉积高反射电极材料，制作高反射电极；可选地，所述高反射电极可以是al、ag、mg等高反射金属材料。
59.在所述高反射电极上沉积第二绝缘层并制作第二绝缘层图形；可选地，所述第二绝缘层材料可以是由sio2、al2o3、tio2等一种或多种组成。
60.在所述第二绝缘层上制作导电电极的图形掩膜，并进行p型导电电极和n型导电电极的制作；可选地，所述p型导电电极和n型导电电极均可以是包含cr、au、pt、ni、ti等金属或与其合金组成的叠层或单层结构。
61.采用本发明所示的高光效led芯片及制备方法，区别于常规正装led芯片结构中mesa的制作会牺牲较多的量子阱发光区，本发明采取开孔式制作，在n焊盘底下不制作mesa，只承担打线作用，由电流扩展条与n型半导体层进行电性连接，大大减少外延层的牺牲，降低电流密度droop效应，有利于芯片光效的提升；同时由于采用了反射电极，减少常规电极的吸光；以及在制作导电通孔时创造性的采用了金属阻挡层。若没有金属阻挡层，在制作第一绝缘层图形时，若使用boe湿法刻蚀，为防止boe穿透透明导电层刻蚀到下层的电流阻挡层，制作透明导电层的材料(ito等)必然要加厚，会增加吸光，影响亮度；若使用icp干刻蚀，又会损伤透明阻挡层及外延层，引起芯片电压升高、启动电压下降等良率损失；而采用金属阻挡层刻蚀则不存在以上问题，因此制作导电通孔时的工艺窗口也大大增加，使得该发明产业化更易达到。
62.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种高光效led芯片，所述芯片包括衬底和外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层，其特征在于：所述芯片还包括设于所述p型半导体层上的电流阻挡层、设于所述电流阻挡层上的透明导电层、设于所述透明导电层上的第一金属阻挡层以及设于所述n型半导体层上的第二金属阻挡层、设于所述透明导电层上的第一绝缘层、设于所述第一绝缘层上的高反射金属层以及设于所述高反射金属层上的第二绝缘层，所述高反射金属层与所述金属阻挡层保持绝缘；其中，所述第二绝缘层上设有p型导电电极与n型导电电极，所述p型导电电极通过预设的第一导电通孔与所述第一金属阻挡层接触进而与所述p型半导体层连接，所述n型导电电极通过预设的第二导电通孔与所述第二金属阻挡层接触进而与所述n型半导体层连接，且所述p型导电电极、n型导电电极与所述高反射金属层之间保持绝缘。2.根据权利要求1所述的高光效led芯片，其特征在于：所述第一导电通孔贯穿所述第一绝缘层与所述第二绝缘层，所述p型导电电极通过所述第一导电通孔连接至所述第一金属阻挡层，以间接连接至所述透明导电层与所述p型半导体层。3.根据权利要求1所述的高光效led芯片，其特征在于：所述第二导电通孔贯穿所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述p型半导体与所述多量子阱区以暴露出所述n型半导体层，所述n型导电电极通过所述第二导电通孔连接至所述第二金属阻挡层，以间接连接至所述n型半导体层。4.根据权利要求1-3任一项所述的高光效led芯片，其特征在于：所述电流阻挡层、所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均由sio2、al2o3、tio2中一种或多种不导电材料制成。5.根据权利要求1-3任一项所述的高光效led芯片，其特征在于：所述透明导电层由ito、izo或其它透明导电材料制成。6.根据权利要求1-3任一项所述的高光效led芯片，其特征在于：所述第一金属阻挡层和第二金属阻挡层均为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。7.根据权利要求1-3任一项所述的高光效led芯片，其特征在于：所述高反射金属层由al、ag、mg金属材料或其它具有高反射特性的金属材料制成。8.根据权利要求1-3任一项所述的高光效led芯片，其特征在于：所述p型导电电极与所述n型导电电极均为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。9.一种高光效led芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-8任一项所述的高光效led芯片，所述制备方法包括：提供一衬底并在所述衬底上制作外延层，所述外延层包括n型半导体层、多量子阱区与p型半导体层；在所述p型半导体上制作第一导电通孔；在所述第一导电通孔内所述p型半导体之上依次制作电流阻挡层、透明导电层、第一金属阻挡层以及p型导电电极；对所述p型半导体层与所述多量子阱区进行刻蚀，暴露出所述n型半导体层以得到mesa区域及第二导电通孔；
在所述第二导电通孔内所述n型半导体层之上制作所述第二金属阻挡层；在所述p型半导体层上依次制作透明导电层、第一绝缘层、高反射金属层、第二绝缘层与n型导电电极，并且所述第二绝缘层延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触，所述n型导电电极延伸至所述第二导电通孔内与所述第二金属阻挡层接触。10.根据权利要求9所述的高光效led芯片的制备方法，其特征在于，所述金属阻挡层为由cr、al、au、pt、ni、ti中任一金属材料制成或由cr、al、au、pt、ni、ti中任意多种金属材料制成的叠层或单层结构。
技术总结本发明公开了一种高光效LED芯片及制备方法，该芯片包括衬底和外延层，还包括设于P型半导体层上的电流阻挡层、设于电流阻挡层上的透明导电层、设于透明导电层上的第一金属阻挡层及设于所述N型半导体层上的第二金属阻挡层、设于透明导电层上的第一绝缘层、设于第一绝缘层上的高反射金属层以及设于高反射金属层上的第二绝缘层，高反射金属层与金属阻挡层保持绝缘；其中，第二绝缘层上设有P型导电电极与N型导电电极，P型导电电极通过预设的第一导电通孔与第一金属阻挡层接触进而与P型半导体层连接，N型导电电极通过预设的第二导电通孔与第二金属阻挡层接触进而与N型半导体层连接。本发明旨在改善制作工艺，保证LED芯片的生产良率。良率。良率。
技术研发人员：张星星 张亚 陈越 简弘安 胡加辉 金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
