CN113224216B - 具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片及制法。所述倒装LED芯片，其特征在于包括：外延结构层和p电极、n电极，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层，所述p电极设置在p型层上，所述n电极设置在所述n型层上；所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含金属Ag和金属Mg。本发明实施例提供的倒装LED芯片具有出光效率高、散热性好、稳定性高等优点，且制备工艺简单，成本低廉，更适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种倒装LED芯，特别涉及一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片及制法，属于光电子技术领域。
背景技术
氮化镓(GaN)材料是继Si、Ge(第一代)及GaAs、InP(第二代)等半导体材料之后的第三代半导体材料，是III族氮化物中最基本、也是目前研究最多的材料。由于其具有宽禁带宽度、高击穿场强、高热导率、高品质因数等特性，GaN是制造高频、高温、高功率电子器件以及短波长光子器件的理想材料；而若将In组分掺入GaN中，可制成GaN/InGaN多量子阱LED，其禁带宽度在0.8～6.1eV之间可调，发光光谱可以覆盖可见光及紫外波段，这对于固态照明***具有重大意义。
GaN基材料可用于制作近紫外、蓝光、绿光等波长的LED，LED芯片通常分为正装、倒装和垂直结构，倒装LED芯片采用高反射率电极材料可以增加出光效率，通常GaN基倒装LED芯片的N电极与P电极欧姆接触为不同的材料，需要分开制作；此外，现有技术中N电极欧姆接触的材料通常为Ti/Al、Cr/Al、Cr/Au等多层金属，其反射率较低，导致在电极处较多的光吸收，限制了其亮度进一步提升。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片及制法，从而克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例一方面提供了一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，包括：外延结构层和p电极、n电极，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层，所述p电极设置在p型层上，所述n电极设置在所述n型层上；
所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含金属Ag和金属Mg。
本发明实施例另一方面还提供所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的制作方法，包括：
提供外延结构层，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层；
在所述外延结构层的表面加工形成台阶结构，所述台阶结构将外延结构层的表面分隔为p区、n区；
在所述p区形成p电极、在n区形成n电极；
其中，所述p电极和n电极均包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含金属Ag和金属Mg。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明实施例提供的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，通过采用倒装结构，可有效降低LED芯片的热阻及其工作时的结温，同时，可以提高器件的光效和可靠性；
(2)本发明实施例提供的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，Ag、Mg在近紫外到可见光波段范围内均有良好的反射率，并且Ag可与p型层形成良好欧姆接触，Mg可与n型层形成良好欧姆接触，在保证了欧姆接触的前提下，还进一步提高了倒装LED芯片的反射率；
(3)本发明实施例提供的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，采用Ag纳米颗粒层、Mg金属层、上盖金属层作为倒装LED芯片欧姆接触电极，使n电极与p电极可同时制作，从工艺的角度上简化了制作流程；从商业的角度上减少了制作成本；从产品的角度上增加了出光效率。
附图说明
图1是本发明实施例1中的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构示意图；
图2是本发明实施例2中的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构示意图；
图3是本发明实施例3中的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构示意图；
图4是本发明对比例1中的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例一方面提供了一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，包括：外延结构层和p电极、n电极，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层，所述p电极设置在p型层上，所述n电极设置在所述n型层上；
所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含金属Ag和金属Mg。
进一步的，所述第一金属层包括Ag纳米颗粒层和Mg金属层，所述Ag纳米颗粒层和Mg金属层均设置在所述p型层或n型层的表面。
进一步的，所述Mg金属层还覆设在所述Ag纳米颗粒层的表面，所述第二金属层叠设在所述Mg金属层上。
进一步的，所述第一金属层包括多个Ag纳米颗粒层，所述多个Ag纳米颗粒层间隔设置在所述p型层或n型层的表面，所述Mg金属层设置在所述Ag纳米颗粒层的表面以及多个Ag纳米颗粒层之间的间隙内。
进一步的，所述Ag纳米颗粒层包括多个Ag纳米颗粒，所述Ag纳米颗粒的粒径为0.1-10μm。
进一步的，所述Ag纳米颗粒层中Ag纳米颗粒的占空比为10-60％。
进一步的，所述Mg金属层的厚度为10-200nm。
进一步的，所述第二金属层的材质包括Al、Ti/Al、Ti/Au、Ni/Au中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
进一步的，所述第二金属层的厚度为50-300nm。
进一步的，所述外延结构层的表面还形成有台阶结构，所述外延结构层的表面被所述台阶结构分隔为p区和n区，其中，所述p电极设置在所述p区，所述n电极设置在所述n区。
进一步的，所述p电极、n电极与所述台阶结构之间具有间隙，所述p电极、n电极电性隔离。
进一步的，所述p电极、n电极还分别经p电极孔、n电极孔引出并分别与p极焊盘金属层、n极焊盘金属层连接。
进一步的，所述p型层包括p-AlGaN或p-GaN，所述n型层包括n-GaN。
进一步的，所述量子阱层和p型层之间还设置有电子阻挡层。
进一步的，所述电子阻挡层的材质包括AlGaN。
进一步的，所述倒装LED芯片为GaN基紫外LED芯片或可见光LED芯片。
本发明实施例另一方面还提供所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的制作方法，包括：
提供外延结构层，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层；
在所述外延结构层的表面加工形成台阶结构，所述台阶结构将外延结构层的表面分隔为p区、n区；
在所述p区形成p电极、在n区形成n电极；
其中，所述p电极和n电极均包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含金属Ag和金属Mg。
进一步的，所述的制作方法具体包括：
在所述外延结构层的表面形成Ag金属层，并于氮气与氧气的混合气氛、400-700℃条件下对所述Ag金属层退火处理10s-30min，以使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层，且使所述Ag纳米颗粒层与p型层形成欧姆接触；
在所述Ag纳米颗粒层的表面以及外延结构层的表面形成Mg金属层，再于所述Mg金属层上形成第二金属层，并于氩气气氛、100-350℃条件下对Mg金属层和第二金属层退火处理10s-30min，以使所述Mg金属层与所述n型层形成欧姆接触；
至少除去外延结构层的表面台阶结构处的Ag纳米颗粒层、Mg金属层和第二金属层，从而形成彼此电性隔离的p电极和n电极。
进一步的，所述的制作方法具体包括：先在所述将外延结构层的表面的n区加工形成n区接触孔，并在所述n区接触孔内制作n电极。
进一步的，所述的制作方法还包括：
在所述外延结构层的表面形成钝化层，并在所述钝化层内形成p电极孔、n电极孔，并使所述p电极孔、n电极孔分别与p电极、n电极电连接；
在所述钝化层上形成电性隔离的p极焊盘金属层、n极焊盘金属层，并使所述p极焊盘金属层、n极焊盘金属层分别与p电极孔、n电极孔电连接。
在一些较为具体的实施方案中，一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的制作方法，包括如下步骤：
步骤S1、采用MOCVD等工艺在衬底上生长外延结构层，所述外延结构层包括叠设的缓冲层、n型层、量子阱层、p型层；
步骤S2、采用光刻、刻蚀等工艺在外延结构层表面加工形成台阶结构，台阶结构的两侧分别为p区台面和n区接触孔；
步骤S3、采用蒸发或溅射等方式在外延结构层的表面形成厚度为10-50nm的Ag金属层，并于氮气与氧气的混合气氛、400-700℃条件下对所述Ag金属层退火处理10s-30min，以使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层，且使所述Ag纳米颗粒层与p型层形成欧姆接触；
步骤S4、采用蒸发或溅射等方式在Ag纳米颗粒层表面以及外延结构层表面未被Ag纳米颗粒层覆盖的区域依次形成Mg金属层与第二金属层，并于氩气气氛、100-350℃条件下对Mg金属层和第二金属层退火处理10s-30min，以使所述Mg金属层与所述n型层形成欧姆接触；
步骤S5、采用光刻、刻蚀等工艺将台阶结构及台阶结构两边一定宽度范围内的Ag纳米颗粒层、Mg金属层与第二金属层除去，以形成分别设置在p区台面和n区接触孔处的p电极、n电极，且所述p电极和n电极电性隔离，以确保p区和n区不被主要由Ag纳米颗粒层、Mg金属层与第二金属层形成的组合金属层短路；
可选的，在步骤S5之后还可以包括如下步骤：
步骤S6、通过PECVD或电子束蒸发等方式在外延结构层的表面生长SiO2或Si3N4钝化层，然后通过光刻、刻蚀等工艺分别在n区和p区对应的钝化层上开孔而形成n电极孔和p电极孔；
步骤S7、通过光刻，金属蒸发或溅射等工艺制备pad金属层，pad金属层分为互相隔离的n极pad金属层和p极pad金属层，n极pad金属层通过n电极孔与位于n区的n电极的第二金属层电性连接，p极pad金属层通过p电极孔与位于p区的p电极的第二金属层电性连接。
如下将结合附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例中所采用的光刻、刻蚀以及金属蒸发或溅射等工艺均可以采用本领域技术人员已知的。
实施例1
请参阅图1，一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构由上往下依次为蓝宝石衬底101和外延结构层，所述外延结构层的表面分为p区、n区和台阶区，所述台阶区形成有台阶结构a；
所述p区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层102、1-3μm的n-GaN层103、约20nm的量子阱层104、约为8nm的AlGaN电子阻挡层105、40nm的p-GaN层106；n区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层102、1-3μm的n-GaN层103；
所述p区和n区对应的外延结构层的边界为台阶结构a；所述p区表面和n区表面分别形成有p电极、n电极，所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括从上往下依次设置的第一金属层和第二金属层(也可以称之为上盖金属层，下同)，所述第一金属层包括平均粒径约为500nm的Ag纳米颗粒层107和100nm的Mg金属层108，所述Ag纳米颗粒层107和Mg金属层108均与所述外延结构层的表面接触，所述第二金属层叠设在所述Mg金属层108上，并且，所述Ag纳米颗粒层107与外延结构层的p-GaN层106形成欧姆接触，所述Mg金属层108与外延结构层的n-GaN层103形成欧姆接触。
以下详细说明该倒装LED芯片的制造步骤，其包括：
步骤S1：通过MOCVD工艺在蓝宝石衬底101上依次生长2.5-3μm的GaN缓冲层102、1-3μm的n-GaN层103、厚度约为20nm的InGaN/GaN量子阱层104、厚度约为8nm的AlGaN电子阻挡层105以及40nm的p-GaN层106；
步骤S2：通过光刻、刻蚀等工艺，在外延结构层表面加工形成台阶结构a，台阶结构a两边分别为p区台面和n区接触孔；
步骤S3：通过蒸发或溅射方式在外延结构层上形成Ag金属层(厚约40nm)，并在N2/O2混合气氛、400-700℃(优选450℃)条件下快速退火10s-3min(优选60s)，以使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层107，且使Ag纳米颗粒层107与p-GaN层106形成欧姆接触，Ag纳米颗粒的平均粒径约为500nm，占空比为50％；
步骤S4：通过蒸发或溅射(优选溅射)方式在Ag纳米颗粒层107、外延结构层上依次沉积10-200nm(优选100nm)的Mg金属层108与200nm的Al金属层109，并在Ar气氛、100-350℃(优选200℃)条件下快速退火10s-3min(优选60s)，以使所述Mg金属层108与所述n-GaN层103形成欧姆接触；
步骤S5：通过光刻、刻蚀等工艺将台阶结构a及台阶结构a两边一定宽度范围(优选10μm)内的Ag纳米颗粒层107、Mg金属层108、Al金属层109除去，以确保p区和n区不被短路；
步骤S6：对所获样品进行减薄、抛光处理后切割形成分立的多个LED芯片。
进一步，所述的制作方法还可以包括：将LED芯片上的电极通过凸点或焊料与倒装基板上焊盘电性连接。
对比例1
请参阅图4，一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构由上往下依次为蓝宝石衬底401和外延结构层，所述外延结构层的表面分为p区、n区和台阶区，所述台阶区形成有台阶结构a；
所述p区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层402、1-3μm的n-GaN层403、约20nm的量子阱层404、约为8nm的AlGaN电子阻挡层405、40nm的p-GaN层406；n区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层402、1-3μm的n-GaN层403；
所述p区和n区对应的外延结构层的边界为台阶结构a；所述p区表面和n区表面分别形成有p电极、n电极，所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括从上往下依次设置的第一金属层和第二金属层(也可以称之为上盖金属层，下同)，所述第一金属层包括厚度200nm的Ag金属层407和100nm的Mg金属层408，所述Ag金属层407和Mg金属层408均与所述外延结构层的表面接触，所述第二金属层叠设在所述Mg金属层408上。
以下详细说明该倒装LED芯片的制造步骤，其包括：
步骤S1：通过MOCVD工艺在蓝宝石衬底101上依次生长2.5-3μm的GaN缓冲层402、1-3μm的n-GaN层403、厚度约为20nm的InGaN/GaN量子阱层404、厚度约为8nm的AlGaN电子阻挡层405以及40nm的p-GaN层406；
步骤S2：通过光刻、刻蚀等工艺，在外延结构层表面加工形成台阶结构a，台阶结构a两边分别为p区台面和n区接触孔；
步骤S3：通过蒸发或溅射方式在外延结构层上形成Ag金属层(厚200nm)，并在N2/O2混合气氛、400-700℃(优选450℃)条件下快速退火10s-3min(优选60s)；
步骤S4：通过蒸发或溅射(优选溅射)方式在Ag金属层407、外延结构层上依次沉积10-200nm(优选100nm)的Mg金属层408与200nm的Al金属层409；
步骤S5：通过光刻、刻蚀等工艺将台阶结构a及台阶结构a两边一定宽度范围(优选10μm)内的Ag金属层407、Mg金属层408、Al金属层409除去，以确保p区和n区不被短路；
步骤S6：对所获样品进行减薄、抛光处理后切割形成分立的多个LED芯片。
进一步，所述的制作方法还可以包括：将LED芯片上的电极通过凸点或焊料与倒装基板上焊盘电性连接。
本对比例1与实施例1主要区别在于：对比例1中的第一金属层包含依次叠层设置的Ag金属层、Mg金属层，由于Ag与n-GaN很难形成欧姆接触，因此此结构会使得电子注入明显变少，从而使得LED性能明显变差。
实施例2
请参阅图2，一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构由上往下依次为：蓝宝石衬底201和外延结构层，所述外延结构层表面分为p区、n区和台阶区，所述台阶区形成有台阶结构a；
所述p区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层202、1-3μm的n-GaN层203、约为20nm的量子阱层204、约为8nm的AlGaN电子阻挡层205、40nm的p-GaN层206；n区对应的外延结构层从上往下依次包括2.5-3μm的GaN缓冲层202、1-3μm的n-GaN层203；
所述p区和n区对应的外延结构层的边界为台阶区；所述p区表面和n区表面分别形成有p电极、n电极，所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括从上往下依次设置的第一金属层和第二金属层(也可以称之为上盖金属层，下同)209，所述第一金属层包括平均粒径约为500nm的Ag纳米颗粒层207和100nm的Mg金属层208，所述Ag纳米颗粒层207和Mg金属层208均与所述外延结构层的表面接触，所述第二金属层209叠设在所述Mg金属层208上，并且，所述Ag纳米颗粒层207与外延结构层的p-GaN层206形成欧姆接触，所述Mg金属层208与外延结构层的n-GaN层203形成欧姆接触；以及
所述第二金属层209、外延结构层的p区表面部分区域、n区表面部分区域和台阶结构a上还依次覆设有300nm的钝化层210、400nm的pad金属层211，所述pad金属层分为互相隔离的n极pad金属层和p极pad金属层，n极pad金属层通过n电极孔与位于n区的n电极的第二金属层电性连接，p极pad金属层通过p电极孔与位于p区的p电极的第二金属层电性连接。
以下详细说明该倒装LED芯片的制造步骤，其包括：
步骤S1：通过MOCVD工艺在蓝宝石衬底201上依次生长2.5-3μm的GaN缓冲层202、1-3μm的n-GaN层203、厚度约为20nm的InGaN/GaN量子阱层204、厚度约为8nm的A1GaN电子阻挡层205以及40nm的p-GaN层206；
步骤S2：通过光刻、刻蚀等工艺，在外延结构层的表面加工形成刻蚀台阶结构a，台阶结构a的两边分别为p区台面和n区接触孔；
步骤S3：通过蒸发或溅射方式在外延结构层上形成Ag金属层(厚约40nm)，并在N2/O2混合气氛、400-700℃(优选450℃)条件下快速退火10s-3min(优选60s)，使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层207，且使Ag纳米颗粒层207与p-GaN层206形成欧姆接触，Ag纳米颗粒的平均粒径约为500nm，占空比为50％；
步骤S4：通过蒸发或溅射(优选溅射)方式在Ag纳米颗粒层207、外延结构层上依次沉积10-200nm(优选100nm)的Mg金属层208与200nm的Al金属层(即第二金属层)209，并在Ar气气氛、100-350℃(优选200℃)条件下快速退火10s-3min(优选60s)，以使所述Mg金属层208与所述n-GaN层203形成欧姆接触；
步骤S5：通过光刻、刻蚀等工艺将台阶结构a及台阶结构a两边一定宽度范围(优选10μm)内的Ag纳米颗粒层207、Mg金属层208、Al金属层209除去，以确保p区和n区不被短路。
步骤S6：通过PECVD或电子束蒸发等(优选PECVD)方式在步骤S5获得的样品表面生长300-500nm(优选300nm)的SiO2或Si3N4钝化层210(优选SiO2)，然后通过光刻、刻蚀等工艺分别在n区和p区对应的钝化层210上开孔而形成n电极孔和p电极孔；
步骤S7：通过光刻，金属蒸发或溅射(优选溅射)等工艺在钝化层210上形成400-600nm(优选400nm)的pad金属层211(优选Ni/Au)，pad金属层211分为互相隔离的n极pad金属层211和p极pad金属层211，n极pad金属层211通过n电极孔与n区的Al金属层209电性连接，p极pad金属层211通过p电极孔与p区的Al金属层209电性连接。
步骤S8：将样品减薄、抛光处理后切割形成分立的LED芯片。
进一步，所述的制作方法还可以包括：将LED芯片上的电极通过凸点或焊料与倒装基板上的焊盘电性连接。
实施例3
请参阅图3，一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的结构由上往下依次为蓝宝石衬底301、外延结构层，所述外延结构层表面分为p区、n区和台阶区，所述台阶区形成有台阶结构a；
所述p区对应的外延结构层从上往下依次包括3μm的GaN缓冲层302、3μm的n-GaN层303、20nm的量子阱层304、8nm的AlGaN电子阻挡层305、40nm的p-GaN层306；所述n区对应的外延结构层上往下依次包括3μm的GaN缓冲层302、3μm的n-GaN层303；
所述p区和n区对应的外延结构层的边界为台阶区的台阶结构a；所述p区表面和n区表面分别形成有p电极、n电极，所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括从上往下依次设置的第一金属层和第二金属层(也可以称之为上盖金属层，下同)，所述第一金属层包括平均粒径约为500nm的Ag纳米颗粒层307和100nm的Mg金属层308，所述Ag纳米颗粒层307和Mg金属层308均与所述外延结构层的表面接触，所述第二金属层叠设在所述Mg金属层308上，并且，所述Ag纳米颗粒层307与外延结构层的p-GaN层306形成欧姆接触，所述Mg金属层308与外延结构层的n-GaN层303形成欧姆接触；以及
所述第二金属层、外延结构层的p区表面部分区域、n区表面部分区域和台阶结构a上还依次覆设有300nm的钝化层310、400nm的pad金属层，所述pad金属层分为互相隔离的n极pad金属层和p极pad金属层，n极pad金属层通过n电极孔与位于n区的n电极的第二金属层电性连接，p极pad金属层通过p电极孔与位于p区的p电极的第二金属层电性连接。
以下详细说明该倒装LED芯片的制造步骤，其包括：
步骤S1：通过MOCVD工艺在蓝宝石衬底301上依次生长2.5μm的GaN缓冲层302、2.5μm的n-GaN层303、厚度为20nm的InGaN/GaN量子阱层304、厚度为8nm的AlGaN电子阻挡层305以及40nm的p-GaN层306；
步骤S2：通过光刻、刻蚀等工艺，在外延结构层的表面加工形成刻蚀台阶结构a，台阶结构a两边分别为p区台面和n区接触孔；
步骤S3：通过溅射方式在外延结构层上形成40nm的Ag金属层，并在N2/O2混合气氛、450℃条件下快速退火60s，使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层307，且使Ag纳米颗粒层307与p-GaN层306形成欧姆接触，Ag纳米颗粒的平均粒径为500nm，占空比为50％；
步骤S4：通过溅射方式在Ag纳米颗粒层307、外延结构层上依次沉积100nm的Mg金属层308与200nm的Al金属层309，并在Ar气气氛、200℃条件下快速退火60s，以使所述Mg金属层308与所述n-GaN层303形成欧姆接触；
步骤S5：通过光刻、刻蚀等工艺将台阶结构a及台阶结构a两边10μm范围内的Ag纳米颗粒层307、Mg金属层308、Al金属层309除去，以确保p区和n区不被短路。
步骤S6：通过PECVD方式在步骤S5获得的样品表面生长300nm的SiO2钝化层310，然后通过光刻，刻蚀等工艺分别在n区和p区对应的SiO2钝化层310上开孔形成n电极孔和p电极孔；
步骤S7：通过光刻，溅射等工艺在SiO2钝化层310制备400nm的Ni/Au金属层311，Ni/Au金属层311分为互相隔离的n极Ni/Au金属层和p极Ni/Au金属层，n极Ni/Au金属层311通过n电极孔与n区的Al金属层309电性连接，p极Ni/Au金属层311通过p电极孔与p区的Al金属层309电性连接；
步骤S8：将样品减薄、抛光处理后切割后形成分立的多个LED芯片；
进一步，所述的制作方法还可以包括：将LED芯片上的电极通过凸点或焊料与倒装基板上焊盘电性连接。
蓝宝石衬底导热性很差，倒装LED结构在正常工作时电流分布广，且电流不必经过蓝宝石衬底，而是通过金属导热到Si片以达到散热效果，由于在欧姆接触区域使用反射材料也可使本应在顶部被吸收的光可以反射通过底部输出，以达到提高光效的目的；本发明实施例提供额一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，通过采用倒装结构，可有效降低LED芯片的热阻及其工作时的结温，同时，可以提高器件的光效和可靠性。
本发明实施例提供的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，Ag、Mg在近紫外到可见光波段范围内均有良好的反射率，并且Ag可与p型层形成良好欧姆接触，Mg可与n型层形成良好欧姆接触，在保证了欧姆接触的前提下，还进一步提高了倒装LED芯片的反射率；
另外，本发明实施例提供的一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，采用Ag纳米颗粒层、Mg金属层、上盖金属层作为倒装LED芯片欧姆接触电极，使n电极与p电极可同时制作，从工艺的角度上简化了制作流程；从商业的角度上减少了制作成本；从产品的角度上增加了出光效率。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于包括：外延结构层和p电极、n电极，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层，所述p电极设置在p型层上，所述n电极设置在所述n型层上；
所述p电极和n电极均包括高反射欧姆接触结构，所述高反射欧姆接触结构包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包括多个Ag 纳米颗粒层和Mg金属层，所述多个Ag 纳米颗粒层间隔设置在所述p型层或n型层的表面，所述Mg金属层设置在所述Ag纳米颗粒层的表面以及多个Ag 纳米颗粒层之间的间隙内。
2.根据权利要求1所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述Mg金属层还覆设在所述Ag 纳米颗粒层的表面，所述第二金属层叠设在所述Mg金属层上。
3.根据权利要求1或2所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述Ag 纳米颗粒层包括多个Ag纳米颗粒，所述Ag纳米颗粒的粒径为0.1-10μm。
4.根据权利要求3所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述Ag 纳米颗粒层中Ag纳米颗粒的占空比为10-60％。
5.根据权利要求1所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述Mg金属层的厚度为10-200nm。
6.根据权利要求1所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述第二金属层的材质包括Al、Ti/Al、Ti/Au、Ni/Au中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求6所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述第二金属层的厚度为50-300nm。
8.根据权利要求1所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述外延结构层的表面还形成有台阶结构，所述外延结构层的表面被所述台阶结构分隔为p区和n区，其中，所述p电极设置在所述p区，所述n电极设置在所述n区。
9.根据权利要求8所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述p电极、n电极与所述台阶结构之间具有间隙，所述p电极、n电极电性隔离。
10.根据权利要求8或9所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述p电极、n电极还分别经p电极孔、n电极孔引出并分别与p极焊盘金属层、n极焊盘金属层连接。
11.根据权利要求1所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述p型层包括p-AlGaN或p-GaN，所述n型层包括n-GaN。
12.根据权利要求11所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述量子阱层和p型层之间还设置有电子阻挡层。
13.根据权利要求12所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述电子阻挡层的材质包括AlGaN。
14.根据权利要求11所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片，其特征在于：所述倒装LED芯片为GaN基紫外LED芯片或可见光LED芯片。
15.如权利要求1-14中任一项所述的具有同材质高反射p、n欧姆接触的倒装LED芯片的制作方法，其特征在于包括：
提供外延结构层，所述外延结构层包括依次叠层设置的n型层、量子阱层和p型层；
在所述外延结构层的表面加工形成台阶结构，所述台阶结构将外延结构层的表面分隔为p区、n区；
在所述p区形成p电极、在n区形成n电极；
其中，所述p电极和n电极均包括叠设的第一金属层和第二金属层，所述第一金属层设置在所述p型层和n型层上，并与所述p型层和n型层形成欧姆接触，其中，所述第一金属层包含多个Ag纳米颗粒层和Mg金属层，所述多个Ag 纳米颗粒层间隔设置在所述p型层或n型层的表面，所述Mg金属层设置在所述Ag纳米颗粒层的表面以及多个Ag 纳米颗粒层之间的间隙内。
16.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于具体包括：
在所述外延结构层的表面形成Ag金属层，并于氮气与氧气的混合气氛、400-700℃条件下对所述Ag金属层退火处理10s-30min，以使Ag金属层结球形成Ag纳米颗粒层，且使所述Ag纳米颗粒层与p型层形成欧姆接触；
在所述Ag纳米颗粒层的表面以及外延结构层的表面形成Mg金属层，再于所述Mg金属层上形成第二金属层，并于氩气气氛、100-350℃条件下对Mg金属层和第二金属层退火处理10s-30min，以使所述Mg金属层与所述n型层形成欧姆接触；
至少除去外延结构层的表面台阶结构处的Ag纳米颗粒层、Mg金属层和第二金属层，从而形成彼此电性隔离的p电极和n电极。
17.根据权利要求15所述的制作方法，其特征在于具体包括：先在所述外延结构层的表面的n区加工形成n区接触孔，并在所述n区接触孔内制作n电极。
18.根据权利要求17所述的制作方法，其特征在于具体包括：所述的制作方法还包括：
在所述外延结构层的表面形成钝化层，并在所述钝化层内形成p电极孔、n电极孔，并使所述p电极孔、n电极孔分别与p电极、n电极电连接；
在所述钝化层上形成电性隔离的p极焊盘金属层、n极焊盘金属层，并使所述p极焊盘金属层、n极焊盘金属层分别与p电极孔、n电极孔电连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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