本發(fā)明屬于發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，具有涉及一種具有反射電流阻擋層的LED芯片及其制作方法。

技術(shù)背景

LED作為新一代固體冷光源，具有低能耗、壽命長(zhǎng)、易控制、安全環(huán)保等特點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，適用各種照明場(chǎng)所。

正裝結(jié)構(gòu)LED芯片，當(dāng)電流從電極注入到芯片，會(huì)優(yōu)先以垂直于電極的方向傳播，這樣會(huì)導(dǎo)致電流注入較集中，影響電流的擴(kuò)散，從而影響芯片的發(fā)光亮度和發(fā)光光型。現(xiàn)有技術(shù)采用在P型電極下方增加一層絕緣層作為電流阻擋層（一般為致密的SiO₂、SiNx、SiNOx等），這樣電流注入后遇到絕緣層，以平行于電極的方向進(jìn)行擴(kuò)展，從而提高芯片的電流分布均勻性，提高芯片亮度。但是，由量子阱發(fā)出的光會(huì)通過(guò)絕緣層（電流阻擋層）被P型電極吸收，降低發(fā)光效率。因?yàn)長(zhǎng)ED芯片的電極一般為Cr/Ti/Al、Cr/Pt/Au等金屬結(jié)構(gòu)，Cr作為第一種金屬起到兩個(gè)重要作用，一是起到連接作用，將大部分金屬結(jié)構(gòu)與GaN連接起來(lái)，結(jié)合力好；另一個(gè)是與GaN間形成歐姆接觸，當(dāng)注入同等電流的情況下有利于降低芯片的電壓。然而Cr金屬對(duì)光的反射作用差，會(huì)吸收由量子阱發(fā)出的光。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有反射電流阻擋層的LED芯片及其制作方法。

一種具有反射電流阻擋層的LED芯片的制作方法，包括：

提供一襯底，在所述襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層；

對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層和有源層并延伸至所述N型氮化鎵層的第一通孔；

在所述P型氮化鎵層表面依次形成金屬反射層和電流阻擋層；

對(duì)所述金屬反射層和電流阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層和電流阻擋層并延伸至所述P型氮化鎵層中的第二通孔；

在所述電流阻擋層表面及第二通孔形成透明導(dǎo)電層，在所述透明導(dǎo)電層表面及第一通孔側(cè)壁形成鈍化層；

對(duì)所述鈍化層和透明導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕，形成在金屬反射層垂直方向上貫穿所述鈍化層和透明導(dǎo)電層的第三通孔，并在所述第一通孔填充金屬形成N型電極，在所述第三通孔填充金屬形成P型電極；

在所述第一襯底背離有源層一側(cè)形成布拉格反射層。

優(yōu)選的，在形成所述金屬反射層后，且形成所述電流阻擋層前，所述制作方法還包括：

將所述襯底放置在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行高溫退火，形成良好的歐姆接觸。

優(yōu)選的，在形成所述透明導(dǎo)電層后，且形成所述鈍化層前，所述制作方法還包括：

將所述襯底放置在氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行高溫退火，形成高致密性、膜層均勻的透明導(dǎo)電層和良好的歐姆接觸。

優(yōu)選的，所述P型電極的面積小于等于所述電流阻擋層的面積。

優(yōu)選的，在形成所述電極后，且形成所布拉格反射層前，所述制作方法還包括：

對(duì)所述襯底背離所述有源層一側(cè)進(jìn)行研磨、拋光減薄。

優(yōu)選的，采用電子束蒸發(fā)或磁控濺射的工藝在所述襯底背離有源層一側(cè)形成所述布拉格反射層。

優(yōu)選的，所述布拉格反射層具有高鈍化性能和高反射性能。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種具有反射電流阻擋層的LED芯片，所述LED芯片采用上述制作方法制作而成。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的一種具有反射電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，在P型氮化鎵層的上方，絕緣的電流阻擋層的下方，采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射工藝形成一層具有反射作用的金屬反射層，同時(shí)金屬反射層在絕緣的電流阻擋層的覆蓋下具有較高的穩(wěn)定性。當(dāng)P、N電極通電后，從有源層發(fā)出的光大部分從芯片的正上方出光，而位于P型電極下方的這部分光會(huì)通過(guò)位于電流阻擋層下方的金屬反射層反射回來(lái)，再與位于芯片下方的布拉格反射鏡的共同作用，從P型電極的周邊發(fā)出，而不會(huì)受到金屬電極吸光的影響，從而提高芯片的出光效率，提高芯片的亮度。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1-7為本發(fā)明實(shí)施例提供的具有反射電流阻擋層的LED芯片的制作工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行修飾或改變。

請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的形態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

一種具有反射電流阻擋層的LED芯片的制作方法，包括：

S1：提供一襯底，在所述襯底上依次形成發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中，所述發(fā)光結(jié)構(gòu)包括依次形成的N型氮化鎵層、有源層、P型氮化鎵層；

S2：對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層和有源層并延伸至所述N型氮化鎵層的第一通孔；

S3：在所述P型氮化鎵層表面依次形成金屬反射層和電流阻擋層；

S4：對(duì)所述金屬反射層和電流阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層和電流阻擋層并延伸至所述P型氮化鎵層中的第二通孔；

S5：在所述電流阻擋層表面及第二通孔形成透明導(dǎo)電層，在所述透明導(dǎo)電層表面及第一通孔側(cè)壁形成鈍化層；

S6：對(duì)所述鈍化層和透明導(dǎo)電層進(jìn)行刻蝕，形成在金屬反射層垂直方向上貫穿所述鈍化層和透明導(dǎo)電層的第三通孔，并在所述第一通孔填充金屬形成N型電極，在所述第三通孔填充金屬形成P型電極；

S7：在所述第一襯底背離有源層一側(cè)形成布拉格反射層。

具體地，如圖1所示，襯底10的材料可以為藍(lán)寶石、碳化硅或硅，也可以為其他半導(dǎo)體材料，本實(shí)施例中優(yōu)選襯底為藍(lán)寶石襯底，在襯底10上形成發(fā)光結(jié)構(gòu)20，即在襯底10上依次生長(zhǎng)N型氮化鎵層201、有源層202和P型氮化鎵層203。

采用電感耦合等離子刻蝕工藝，對(duì)所述發(fā)光結(jié)構(gòu)20進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述P型氮化鎵層203和有源層202，并延伸至N型氮化鎵層201的第一通孔，如圖2所示。其中，刻蝕深度為110nm~130nm。

形成第一通孔后，如圖3所示，采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射工藝，在P型氮化鎵層203上蒸鍍金屬反射層30，所述金屬反射層30由Ag、Ni/Ag、Ni/Ag/Ni、Pt、Au或其合金構(gòu)成，其厚度的范圍約為100nm~500nm，然后將襯底放置在氮?dú)饣蛘婵盏沫h(huán)境中高溫退火5min~60min，以使形成的金屬反射層更加致密均勻，歐姆接觸性能更加良好。然后，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在金屬反射層30表面形成電流阻擋層40，所述電流阻擋層40由SiO₂、SiNx、SiNOx或者其他具有高絕緣性透明無(wú)機(jī)氧化膜構(gòu)成，以防止金屬反射層中的金屬離子擴(kuò)散而形成漏電流，影響LED芯片的性能。

采用電感耦合等離子刻蝕工藝或者金屬蝕刻液對(duì)所述金屬反射層30進(jìn)行刻蝕，另使用電感耦合等離子刻蝕工藝或BOE蝕刻液對(duì)電流阻擋層40進(jìn)行刻蝕，形成貫穿所述金屬反射層30和電流阻擋層40，并延伸至P型氮化鎵層203中的第二通孔，如圖4所示。

具體地，如圖5所示，采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射工藝，在所述電流阻擋層40表面及第二通孔內(nèi)形成透明導(dǎo)電層50，透明導(dǎo)電層50具有電流擴(kuò)展的作用。然后采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，在所述透明導(dǎo)電層50表面及第一通孔側(cè)壁沉積鈍化層60，所述鈍化層60可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一種或幾種形成的一層或多層介質(zhì)膜構(gòu)成，保護(hù)芯片的結(jié)構(gòu)，提高芯片可靠性。

具體的，在形成透明導(dǎo)電層之后，形成鈍化層之前，還包括：將襯底放置在氮?dú)獾沫h(huán)境中高溫退火10min~60min，以使其形成高致密性、膜層均勻的透明導(dǎo)電層，使其歐姆接觸性能也更加良好。

如圖6所示，采用電感耦合等離子刻蝕工藝或BOE濕法刻蝕工藝，對(duì)所述鈍化層60，另使用蝕刻溶液或電感耦合等離子體工藝對(duì)透明導(dǎo)電層50進(jìn)行刻蝕，形成在金屬反射層30垂直方向上貫穿所述鈍化層60和透明導(dǎo)電層50的第三通孔。然后采用電子束蒸鍍、磁控濺射、電鍍或化學(xué)鍍工藝中的一種或幾種，在所述第三通孔中沉積薄膜形成填充金屬層，形成與P型氮化鎵層電連接的P型電極1,在所述第一通孔中沉積薄膜形成填充金屬層，繼而形成與N型氮化鎵層電連接的N型電極2。

具體的，如圖7所示，對(duì)所述襯底10背離所述有源層202一側(cè)進(jìn)行研磨、拋光減薄，然后采用電子束蒸發(fā)工藝或磁控濺射的工藝，在所述襯底10拋光表面蒸鍍形成布拉格反射層70，其厚度為1um~4um。所述布拉格反射層為硅氧化物與鈦氧化物交替堆積形成，具有高鈍化性能和高反射性能。

最后采用正切或背切的方法對(duì)芯片進(jìn)行切割，將切割好的芯粒進(jìn)行光電參數(shù)的測(cè)試和分選。

相應(yīng)的，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種具有反射電流阻擋層的LED芯片，具有反射電流阻擋層的LED芯片采用上述實(shí)施例提供的制作方法制作而成。

本實(shí)施例提供的一種具有反射電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，在P型氮化鎵層的上方，絕緣的電流阻擋層的下方，采用電子束蒸發(fā)或者磁控濺射工藝形成一層具有反射作用的金屬反射層，同時(shí)金屬反射層在絕緣的電流阻擋層的覆蓋下具有較高的穩(wěn)定性。如圖7所述，當(dāng)P、N電極通電后，從有源層發(fā)出的光大部分從芯片的正上方出光，而位于P型電極下方的這部分光會(huì)通過(guò)位于電流阻擋層下方的金屬反射層反射回來(lái)，再與位于芯片下方的布拉格反射鏡的共同作用，從P型電極的周邊發(fā)出，而不會(huì)受到金屬電極吸光的影響，從而提高芯片的出光效率，提高芯片的亮度。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。