CN102881785A - 一种发光二极管芯片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。该芯片包括衬底以及依次层叠在衬底上的n型层、多量子阱层和p型层，芯片上设有从p型层刻蚀到n型层的凹槽，凹槽内的n型层上设有n型焊盘，p型层上设有p型焊盘，p型层和凹槽内的n型层上设有钝化层，n型焊盘和p型焊盘穿过钝化层，其中，钝化层包括依次层叠在p型层和凹槽内的n型层上的第一层和第二层，其中，第一层为Al2O3层，第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。本发明通过上述技术方案，保证了芯片的防潮抗沾污能力好，增大了出光效率，且Al2O3层可以有效降低凹槽内的n型层刻蚀后的表面缺陷密度，从而降低了漏电。

Description

一种发光二极管芯片及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。
背景技术
发光二极管是一种半导体固体发光器件，其直接可以将电能转化为光能，且可以通过调节晶体结构使其发出不同颜色的光，与传统光源相比其优势明显。目前，发光二极管已广泛用于显示屏、背光源、照明、车灯等领域。发光二极管芯片为半导体晶片，是发光二极管的核心组件。
发光二极管芯片包括衬底和外延层，外延层包括依次生长在衬底上的n型层、MQWs（Multiple Quantum Wells，多量子阱）层和p型层，外延层上设有从p型层刻蚀到n型层的凹槽，凹槽内的n型层上设有n型焊盘，p型层上设有p型焊盘。由于外延片在刻蚀后会形成大量缺陷，这些缺陷会导致漏电流的产生，为了降低漏电流，一般会在p型层和凹槽内的n型层上设有钝化层。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有的钝化层通常为单层的SiO2层或是单层的Al2O3层；当为单层的SiO2层时，由于SiO2结构较为疏松，防潮抗沾污能力较差，芯片在使用时会漏电，芯片的稳定性较差；当为单层的Al2O3层时，由于Al2O3的出光临界角度比较小，降低了芯片的发光效率。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，所述芯片包括：
衬底以及依次层叠在所述衬底上的n型层、多量子阱层和p型层，所述芯片上设有从所述p型层刻蚀到所述n型层的凹槽，所述凹槽内的所述n型层上设有n型焊盘，所述p型层上设有p型焊盘，所述p型层和所述凹槽内的n型层上设有钝化层，所述n型焊盘和所述p型焊盘穿过所述钝化层，其中，所述钝化层包括依次层叠在所述p型层和所述凹槽内的n型层上的第一层和第二层，其中，所述第一层为Al2O3层，所述第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
优选地，所述p型层和所述第一层之间还设有所述纳米铟锡金属氧化物电流扩散层。
优选地，所述第一层的厚度为5-10nm。
优选地，所述第二层的厚度为50-100nm。
优选地，所述n型焊盘和所述p型焊盘由Cr/Pt/Au制成。
另一方面，本发明实施例还提供了一种发光二极管芯片的制作方法，所述方法包括：
在衬底上依次层叠生长n型层、多量子阱层和p型层；
刻蚀掉部分所述p型层和所述多量子阱层，以使部分所述n型层裸露出来；
在裸露出来的所述n型层上形成n型焊盘，在所述p型层上形成p型焊盘；
在所述p型层和裸露出来的所述n型层上生长钝化层；
其中，所述在所述p型层和裸露出来的所述n型层上生长钝化层包括：
在所述p型层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长第一层和第二层，其中，所述第一层为Al2O3层，所述第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
优选地，在所述裸露出来的所述n型层上形成n型焊盘，在所述p型层上形成p型焊盘之前，所述方法还包括：
在所述p型层上沉积纳米铟锡金属氧化物电流扩散层；
则，所述在所述p型层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长第一层和第二层具体包括：
在所述纳米铟锡金属氧化物电流扩散层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长所述第一层和所述第二层。
优选地，所述第一层的厚度为5-10nm。
优选地，所述第二层的厚度为50-100nm。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将钝化层设置为第一层和第二层组成的复合层，且第一层为Al2O3层，使得芯片的防潮抗沾污能力好，并且Al2O3层可以有效降低凹槽内的n型层刻蚀后的表面缺陷密度，从而降低了漏电流，提高了芯片的稳定性；而第二层与第一层组成折射率递减的复合层，使得该芯片获得较大的出光临界角度，增大了芯片的出光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管芯片的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，参见图1，该芯片包括：
衬底11以及依次层叠在衬底11上的n型层12、多量子阱层13和p型层14，芯片上设有从p型层4刻蚀到n型层12的凹槽15，凹槽15内的n型层12上设有n型焊盘121，p型层14上设有p型焊盘141，p型层14和凹槽15内的n型层12上设有钝化层16，n型焊盘121和p型焊盘141穿过钝化层16，该钝化层16包括依次层叠在p型层14和凹槽15内的n型层12上的第一层161和第二层162，其中，第一层161为Al2O3层，第二层162为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
经过发光二极管芯片测试，在相同的条件下，本发明实施例提供发光二极管芯片的漏电流较传统的发光二极管芯片可降低90%，其出光效率较传统发光二极管芯片可提高5-8%。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将钝化层设置为第一层和第二层组成的复合层，且第一层为Al2O3层，使得芯片的防潮抗沾污能力好，并且Al2O3层可以有效降低凹槽内的n型层刻蚀后的表面缺陷密度，从而降低了漏电流，提高了芯片的稳定性；而第二层与第一层组成折射率递减的复合层，使得该芯片获得较大的出光临界角度，增大了芯片的出光效率。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，参见图2，该芯片包括：
衬底21以及依次层叠在衬底21上的n型层22、多量子阱层23和p型层24，芯片上设有从p型层24刻蚀到n型层22的凹槽25，凹槽25内的n型层22上设有n型焊盘221，p型层24上设有p型焊盘241，p型层24和凹槽25内的n型层22上设有钝化层26，n型焊盘221和p型焊盘241穿过钝化层26，该钝化层26包括依次层叠的第一层261和第二层262，其中，第一层261为Al2O3层，第二层262为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
具体地，该衬底21可以为蓝宝石衬底。
具体地，第二层262与第一层261组成折射率递减的复合层，使得芯片获得了较大的出光临界角度，增大了芯片的出光效率。
优选地，p型层24和第一层261之间还设有ITO（Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物）电流扩散层27。通过设置ITO电流扩散层27，使得第二与ITO电流扩散层27、第一层261组成折射率递减的复合层，进一步增大了出光临界角度，获得了较大的出光率。并且通过设置ITO电流扩散层27，使得p型焊盘241与p型层24形成良好的欧姆接触。
优选地，第一层261的厚度为5-10nm。
优选地，第二层262的厚度为50-100nm。由于第一层261和第二层262的厚度不同，其折射率和透过率也不同，将第一层261和第二层262的厚度分别设为5-10nm、50-100nm，可以提高芯片的出光效率。
优选地，n型焊盘221和p型焊盘241由Cr/Pt/Au制成。
经过发光二极管芯片测试，在相同的条件下，本发明实施例提供发光二极管芯片的漏电流较传统的发光二极管芯片可降低90%，其出光效率较传统发光二极管芯片可提高5-8%。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将钝化层设置为第一层和第二层组成的复合层，且第一层为Al2O3层，使得芯片的防潮抗沾污能力好，并且Al2O3层可以有效降低凹槽内的n型层刻蚀后的表面缺陷密度，从而降低了漏电流，提高了芯片的稳定性；而第二层与ITO电流扩散层、第一层组成折射率递减的复合层，使得该芯片获得了较大的出光临界角度，增大了芯片的出光效率。
实施例三
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制作方法，该方法包括：
步骤101：在衬底上依次层叠生长n型层、多量子阱层和p型层。
具体地，可以采用金属有机化合物化学气相沉积法在衬底上依次层叠生长n型层、多量子阱层和p型层。
步骤102：刻蚀掉部分p型层和多量子阱层，以使部分n型层裸露出来。
一般地，可以利用干法刻蚀刻蚀掉部分p型层和多量子阱层，以使部分n型层裸露出来。
步骤103：在裸露出来的n型层上形成n型焊盘，在p型层上形成p型焊盘。
具体地，可以使用电子束蒸发装置蒸镀n型焊盘和p型焊盘，n型焊盘和p型焊盘由Cr/Pt/Au制成，然后将芯片在300℃的温度下进行退火处理。
步骤104：在p型层和裸露出来的n型层上生长钝化层。
其中，步骤104包括：
在p型层和裸露出来的n型层上依次层叠生长第一层和第二层，第一层为Al2O3层，第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
具体地，可以采用金属有机化合物化学气相沉积法在p型层和裸露出来的n型层上依次层叠生长Al2O3层和SiO2层（或SiNx层或SiONx层）。然后使用光刻掩膜技术和刻蚀技术刻蚀掉N型焊盘及P型焊盘表面的Al2O3层和SiO2层（或SiNx层或SiONx层），得到所需的发光二极管芯片。
优选地，在裸露出来的n型层上形成n型焊盘，在p型层上形成p型焊盘之前，该方法还包括：
在p型层上沉积ITO电流扩散层；
则，步骤104具体包括：
在ITO电流扩散层和裸露出来的n型层上依次层叠生长第一层和第二层。
一般地，可以采用磁控溅射装置在p型层和裸露出来的n型层的表面沉积一层积ITO电流扩散层，然后用光刻和刻蚀技术将裸露出来的n型层的表面的ITO电流扩散层腐蚀掉，然后采用金属有机化合物化学气相沉积法，在ITO电流扩散层和裸露出来的n型层上依次层叠生长Al2O3层和SiO2层（或SiNx层或SiONx层）。通过设置ITO电流扩散层，使得SiO2层（或SiNx层或SiONx层）与ITO电流扩散层、Al2O3层组成折射率递减的复合层，进一步增大了出光临界角度，获得了较大的出光率。并且通过设置ITO电流扩散层，使得p型焊盘与p型层形成良好的欧姆接触。
优选地，第一层的厚度为5-10nm。
优选地，第二层的厚度为50-100nm。由于第一层和第二层的厚度不同，其折射率和透过率也不同，将第一层和第二层的厚度分别设为5-10nm、50-100nm，可以提高芯片的出光效率。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将钝化层设置为第一层和第二层组成的复合层，且第一层为Al2O3层，使得芯片的防潮抗沾污能力好，并且Al2O3层可以有效降低凹槽内的n型层刻蚀后的表面缺陷密度，从而降低了漏电流，提高了芯片的稳定性；而第二层与ITO电流扩散层、第一层组成折射率递减的复合层，使得该芯片获得了较大的出光临界角度，增大了芯片的出光效率。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发光二极管芯片，所述芯片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的n型层、多量子阱层和p型层，所述芯片上设有从所述p型层刻蚀到所述n型层的凹槽，所述凹槽内的所述n型层上设有n型焊盘，所述p型层上设有p型焊盘，所述p型层和所述凹槽内的n型层上设有钝化层，所述n型焊盘和所述p型焊盘穿过所述钝化层，其特征在于，所述钝化层包括依次层叠在所述p型层和所述凹槽内的n型层上的第一层和第二层，其中，所述第一层为Al2O3层，所述第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述p型层和所述第一层之间还设有纳米铟锡金属氧化物电流扩散层。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第一层的厚度为5-10nm。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述第二层的厚度为50-100nm。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述n型焊盘和所述p型焊盘由Cr/Pt/Au制成。
6.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
在衬底上依次层叠生长n型层、多量子阱层和p型层；
刻蚀掉部分所述p型层和所述多量子阱层，以使部分所述n型层裸露出来；
在裸露出来的所述n型层上形成n型焊盘，在所述p型层上形成p型焊盘；
在所述p型层和裸露出来的所述n型层上生长钝化层；
其特征在于，所述在所述p型层和裸露出来的所述n型层上生长钝化层包括：
在所述p型层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长第一层和第二层，其中，所述第一层为Al2O3层，所述第二层为SiO2层、SiNx层或SiONx层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述裸露出来的所述n型层上形成n型焊盘，在所述p型层上形成p型焊盘之前，所述方法还包括：
在所述p型层上沉积纳米铟锡金属氧化物电流扩散层；
则，所述在所述p型层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长第一层和第二层，包括：
在所述ITO电流扩散层和裸露出来的所述n型层上依次层叠生长所述第一层和所述第二层。
8.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述第一层的厚度为5-10nm。
9.根据权利要求6所述的芯片，其特征在于，所述第二层的厚度为50-100nm。
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