CN113851566B - 一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 - Google Patents
一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113851566B CN113851566B CN202111448886.2A CN202111448886A CN113851566B CN 113851566 B CN113851566 B CN 113851566B CN 202111448886 A CN202111448886 A CN 202111448886A CN 113851566 B CN113851566 B CN 113851566B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- current spreading
- film
- thickness
- deep ultraviolet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 94
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 94
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 32
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 19
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 18
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N hydrazine group Chemical group NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 4
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 241000711573 Coronaviridae Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000001126 phototherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009993 protective function Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/40—Materials therefor
- H01L33/405—Reflective materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种深紫外LED倒装芯片及其制作方法,所述深紫外LED倒装芯片包括LED外延片及n电极(8)和p电极(9),n电极(8)上设有n电流扩展电极(10),p电极(9)上设有p电流扩展电极(11),n电流扩展电极(10)的正投影的边缘相对于所述n电极(8)的正投影的边缘内缩2‑7um且p电流扩展电极(11)的正投影的边缘相对于所述p电极(9)的正投影的边缘内缩2‑7um。其能够延长深紫外LED倒装芯片的寿命,并能够提高深紫外LED倒装芯片的发光强度。
Description
技术领域
本发明属于半导体芯片制作技术领域,涉及一种LED(发光二极管)芯片及其制作方法,尤其涉及一种深紫外LED倒装芯片及其制作方法。
背景技术
近年来,随着全球LED行业技术的进步,LED发光波段已由可见光波段拓展到紫外、深紫外波段。紫外LED具有光催化、医疗光线疗法、保健与空气净化、杀菌等作用。特别是2020年全球新型冠状病毒疫情的爆发,深紫外LED因具有快速杀菌、消毒的作用,迎来了广阔的市场前景。
目前,深紫外LED的外量子经过10多年研究和发展,280nm以下的深紫外LED的外量子效率已超过5%,对应发光功率大于5mW,寿命达5000h。然而,与InGaN材料的蓝光LED 的60%的外量子效率来比,还是相差甚远。
目前深紫外LED芯片的电极制作通常使用倒装结构。倒装芯片结构由于P型GaN对深紫外光具有很强的吸收,同时在光从背面透出的过程中,由于深紫外LED外延片中内部接触层材料以及外延层结构相互之间的光吸收现象而导致发光效率低、亮度较低。同时n电极和p电极位于外延片同侧,电流拥堵现象仍然存在,这会导致芯片散热性差、寿命低、外量子效率低,致使大部分电能转化为热能。
对于深紫外LED芯片的电极制作采用倒装结构,通常做法是在n电极下方镀一层氧化硅绝缘介质当做电流阻挡层。这样做虽然能够减小n电极下方的电流比例,在一定程度上增加电流的扩散性,但增加电流阻挡层也局限了工艺的形成。
鉴于现有技术的上述技术缺陷,迫切需要研制一种新型的深紫外LED倒装芯片及其制作方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明提出一种深紫外LED倒装芯片及其制作方法,其能够延长深紫外LED倒装芯片的寿命,并能够提高深紫外LED倒装芯片的发光强度。
为了实现上述目的,本发明提供一种深紫外LED倒装芯片,其包括LED外延片及设置在所述LED外延片上的n电极和p电极,其特征在于,所述n电极上设有n电流扩展电极,所述p电极上设有p电流扩展电极,所述n电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述n电极的正投影的边缘内缩2-7um且所述p电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述p电极的正投影的边缘内缩2-7um。
优选地,其中,所述n电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述n电极的正投影的边缘内缩4um且所述p电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述p电极的正投影的边缘内缩4um。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极具有阵列排布的孔洞,所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极中,Cr膜的厚度为20-50nm,Al膜的厚度为20-60nm,中间Ti膜的厚度为10-30nm,Au膜的厚度为40-50nm,顶层Ti膜的厚度为5-10nm。
优选地,其中,所述n电极由金属体系Ti/Al/Ti/Au蒸镀而成,且底层Ti膜的厚度为20nm,Al膜的厚度为60nm,中间Ti膜的厚度为50nm,Au膜的厚度为20nm。
优选地,其中,所述p电极由金属体系Ni/Au/Ti蒸镀而成,且Ni膜的厚度为10nm,Au膜的厚度为200nm,Ti膜的厚度为20nm。
优选地,其中,所述LED外延片包括衬底以及在所述衬底上依次形成的氮化铝模板层、超晶格应力缓冲层、n型AlGaN层、多量子肼结构层、电子阻挡层和P型空穴传导层,且所述n电极设置在所述n型AlGaN层上,所述p电极设置在所述P型空穴传导层上。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极上分别蒸镀有一个焊盘电极。
优选地,其中,两个所述焊盘电极之间、所述n电流扩展电极和p电流扩展电极之间以及所述n电极和p电极之间都设有钝化层。
此外,本发明还提供一种深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、在衬底上依次生长氮化铝模板层、超晶格应力缓冲层、n型AlGaN层、多量子肼结构层、电子阻挡层和P型空穴传导层,得到LED外延片;
2)、对部分所述LED外延片进行向下刻蚀,刻蚀至所述n型AlGaN层,形成n电极台面,未刻蚀部分形成P电极台面;
3)、在所述n电极台面的表面上通过光刻与蒸镀的方法,得到n电极;
4)、在所述P电极台面的表面上通过光刻与蒸镀的方法,得到p电极;
5)、通过光刻与蒸镀工艺在所述n电极上制作n电流扩展电极,在所述p电极上制作p电流扩展电极,且使所述n电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述n电极的正投影的边缘内缩2-7um,所述p电流扩展电极的正投影的边缘相对于所述p电极的正投影的边缘内缩2-7um;
6)、通过沉积、光刻、刻蚀工艺制作出钝化层;
7)、在所述钝化层上形成分别与所述n电流扩展电极和p电流扩展电极相对的通孔并在所述通孔中分别蒸镀与所述n电流扩展电极和p电流扩展电极相连的焊盘电极。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极具有阵列排布的孔洞,所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
优选地,其中,所述n电流扩展电极和p电流扩展电极由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成且所述n电流扩展电极和p电流扩展电极中,Cr膜的厚度为20-50nm,Al膜的厚度为20-60nm,中间Ti膜的厚度为10-30nm,Au膜的厚度为40-50nm,顶层Ti膜的厚度为5-10nm。
优选地,其中,在得到所述n电极之后,使所述n电极在N2氛围下进行高温退火,其中,退火温度为900℃,退火时间为30s。
优选地,其中,在得到所述p电极之后,使所述p电极在N2或者空气氛围下进行退火,其中,退火温度为550℃,退火时间为180s。
与现有技术相比,本发明的深紫外LED倒装芯片及其制作方法具有如下有益技术效果中的一者或多者:
1、其具有n电流扩展电极和p电流扩展电极,且n电流扩展电极的正投影的边缘相对于n电极的正投影的边缘内缩,p电流扩展电极的正投影的边缘相对于p电极的正投影的边缘内缩,这样,在充分保证欧姆接触的同时,降低了倒装结构的电流密集集中拥堵的现象,极大的降低了深紫外LED倒装芯片的工作电压,增大了深紫外LED倒装芯片的散热面积,延长深紫外LED倒装芯片的寿命。
2、其n电流扩展电极和p电流扩展电极具有阵列排布的孔洞,又蒸镀具有反射作用的金属体系,使得光横向传播时,能够在反射金属的孔洞里来回震荡,与窗口相匹配的波长的光能够得到增强,提高了深紫外LED倒装芯片的发光强度。
3、本发明涉及到的制作工艺均为常规工艺,易于实现。
附图说明
图1是本发明的深紫外LED倒装芯片的结构示意图。
图2是本发明的深紫外LED倒装芯片的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
针对目前深紫外倒装结构工作电压高、外量子效率低的问题,本发明在传统的欧姆接触p/n电极上增加电流扩展层,并且该电流扩展层由反射金属的孔洞的特殊图形组成,能够延长深紫外LED倒装芯片的寿命,并能够提高深紫外LED倒装芯片的发光强度。
图1示出了本发明的深紫外LED倒装芯片的结构示意图。如图1所示,本发明的深紫外LED倒装芯片包括LED外延片及设置在所述LED外延片上的n电极8和p电极9。
优选地,所述LED外延片包括衬底1以及在所述衬底1上依次形成的氮化铝模板层2、超晶格应力缓冲层3、n型AlGaN层4、多量子肼结构层5、电子阻挡层6和P型空穴传导层7。所述超晶格应力缓冲层3可以由AlN或AlGaN制成。所述电子阻挡层6可以是p-AlGaN层。所述P型空穴传导层7可以是p-GaN层。
所述n电极8设置在所述n型AlGaN层4上。所述p电极9设置在所述P型空穴传导层7上。
其中,优选地,所述n电极8由金属体系Ti/Al/Ti/Au蒸镀而成,且底层Ti膜的厚度为20nm,Al膜的厚度为60nm,中间Ti膜的厚度为50nm,Au膜的厚度为20nm。
更优选地,所述p电极9由金属体系Ni/Au/Ti蒸镀而成,且Ni膜的厚度为10nm,Au膜的厚度为200nm,Ti膜的厚度为20nm。
在本发明中,所述n电极8上设有n电流扩展电极10。所述n电流扩展电极10的正投影的边缘相对于所述n电极8的正投影的边缘内缩2-7um。也就是,从上往下看时,所述n电流扩展电极10的面积小于所述n电极8的面积且所述n电流扩展电极10的边缘与所述n电极8的边缘的距离为2-7um。
优选地,所述n电流扩展电极10的正投影的边缘相对于所述n电极8的正投影的边缘内缩4um。
并且,所述p电极9上设有p电流扩展电极11。所述p电流扩展电极11的正投影的边缘相对于所述p电极9的正投影的边缘也内缩2-7um。也就是,从上往下看时,所述p电流扩展电极11的面积小于所述p电极9的面积且所述p电流扩展电极11的边缘与所述p电极9的边缘的距离为2-7um。
优选地,所述p电流扩展电极11的正投影的边缘相对于所述p电极9的正投影的边缘内缩4um。
这样,所述n电流扩展电极10的正投影的边缘内缩所述n电极8的正投影的边缘,所述p电流扩展电极11的正投影的边缘内缩所述p电极9的正投影的边缘,一方面在充分保证欧姆接触的同时,降低了倒装结构的电流密集集中拥堵的现象,极大的降低深紫外LED倒装芯片的工作电压,增大了深紫外LED倒装芯片的散热面积,延长了深紫外LED倒装芯片的寿命。
在本发明中,所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11具有阵列排布的孔洞。所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
而且,所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11由高反射金属体系蒸镀而成,例如,由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成,也就是,由Cr膜、Al膜、中间Ti膜、Au膜和顶层Ti膜叠加而成。
其中,Cr金属的粘附性好,电导率较好,利于电流输送,并且蒸发Cr对真空度要求较低,高纯度Cr源容易找到。在本发明中,使得Cr膜的厚度为20-50nm。
Al金属在深紫外波段的反射率在60%-70%,比较高,同时Al的成本很低,Al起到反射电极的作用。在本发明中,Al膜的厚度为20-60nm。
Ti金属的电阻率较高,所以Ti膜不宜过厚。在本发明中,中间Ti膜的厚度为10-30nm。
Au金属作为保护层,在空气中的稳定性良好。在本发明中,Au膜的厚度为40-50nm。
由于Au与SiO2的亲润性较差,深紫外LED倒装芯片工艺一般需要在电极上进行SiO2钝化保护,SiO2保护层超过500nm时,往往沉积在Au层上时会出现裂纹,失去钝化意义,使深紫外LED倒装芯片漏电良率降低。因此,在Au层上需要一种在空气中稳定又与SiO2的亲润性很好的金属Ti。在本发明中,顶层Ti膜的厚度5-10nm即可。
这样,由于所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11具有阵列排布的孔洞,又蒸镀具有高反射作用的金属体系,在光横向传播时,能够在高反射金属的孔洞里来回震荡,与窗口相匹配的波长的光能够得到增强,提高了深紫外LED倒装芯片的发光强度。
在本发明中,所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11上分别蒸镀有一个焊盘电极13。通过所述焊盘电极13便于连接外部电源,从而便于给其进行供电,以便于其进行发光。
并且,两个所述焊盘电极13之间、所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11之间以及所述n电极8和p电极9之间都设有钝化层12。所述钝化层12能够避免两个所述焊盘电极13之间、所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11之间以及所述n电极8和p电极9之间接触而造成漏电,从而能够起到保护作用。
优选地,所述钝化层12为SiO2钝化层。
下面描述本发明的深紫外LED倒装芯片的制作方法,以便于本领域技术人员能够根据本发明的描述,制作出所述深紫外LED倒装芯片。
图2示出了本发明的深紫外LED倒装芯片的制作方法的流程图。如图2所示,本发明的深紫外LED倒装芯片的制作方法包括以下步骤:
一、制备LED外延片。
与现有技术类似,在制备LED外延片时,需要提供衬底1并在所述衬底1上依次生长氮化铝模板层2、超晶格应力缓冲层3、n型AlGaN层4、多量子肼结构层5、电子阻挡层6和P型空穴传导层7。
二、制备n电极台面和p电极台面。
其中,在制备n电极台面和p电极台面之前,可以先对制备的LED外延片进行清洗,以便于去除所述LED外延片上的杂质。
在清洗时,可以使用无机溶剂、有机溶剂(例如硫酸/双氧水混合溶液、异丙醇溶液)等进行清洗。
在制备n电极台面和p电极台面时,可以采用光刻与干法刻蚀等方法对部分所述LED外延片从上到下进行刻蚀。其中,如图1所示,在刻蚀时,需要刻蚀至所述n型AlGaN层4,也就是,需要蚀刻掉所述P型空穴传导层7、电子阻挡层6和多量子肼结构层5,直到暴露出所述n型AlGaN层4,从而形成n电极台面。
需要说明的是,根据需要,在刻蚀时,可以只刻蚀至所述n型AlGaN层4的表面即可,也可以将所述n型AlGaN层4刻蚀掉一部分,只剩余部分厚度的所述n型AlGaN层4。
根据所述LED外延片中各层的厚度,优选地,在对所述LED外延片进行蚀刻时,刻蚀深度为500-800nm。更优选地,刻蚀深度为600nm。
同时,未刻蚀部分,形成p电极台面。
三、制备n电极8。
在本发明中,可以通过光刻与蒸镀工艺在暴露的n型AlGaN层4上,也就是,n电极台面上得到n电极8。
优选地,所述n电极8由金属体系Ti/Al/Ti/Au蒸镀而成,且底层Ti膜的厚度为20nm,Al膜的厚度为60nm,中间Ti膜的厚度为50nm,Au膜的厚度为20nm。
更优选地,在得到所述n电极8之后,使所述n电极8在N2氛围下进行高温退火。其中,退火温度为900℃,退火时间为30s。
四、制备p电极9。
在本发明中,可以通过光刻与蒸镀工艺在所述P型GaN空穴传导层7上,也就是,所述p电极平台上制得p电极9。
优选地,所述p电极9由金属体系Ni/Au/Ti蒸镀而成,且Ni膜的厚度为10nm,Au膜的厚度为200nm,Ti膜的厚度为20nm。
更优选地,在得到所述p电极9之后,使所述p电极9在N2或者空气氛围下进行退火。其中,退火温度为550℃,退火时间为180s。
五、制备n电流扩展电极10和p电流扩展电极11。
在本发明中,可以通过光刻与蒸镀工艺在所述n电极8上制作n电流扩展电极10。在所述p电极9上制作p电流扩展电极11。
其中,所述n电流扩展电极10的正投影的边缘相对于所述n电极8的正投影的边缘内缩2-7um。也就是,从上往下看时,所述n电流扩展电极10的面积小于所述n电极8的面积且所述n电流扩展电极10的边缘与所述n电极8的边缘的距离为2-7um。
优选地,所述n电流扩展电极10的正投影的边缘相对于所述n电极8的正投影的边缘内缩4um。
并且,所述p电流扩展电极11的正投影的边缘相对于所述p电极9的正投影的边缘也内缩2-7um。也就是,从上往下看时,所述p电流扩展电极11的面积小于所述p电极9的面积且所述p电流扩展电极11的边缘与所述p电极9的边缘的距离为2-7um。
优选地,所述p电流扩展电极11的正投影的边缘相对于所述p电极9的正投影的边缘内缩4um。
这样,所述n电流扩展电极10的正投影的边缘内缩所述n电极8的正投影的边缘,所述p电流扩展电极11的正投影的边缘内缩所述p电极9的正投影的边缘,一方面在充分保证欧姆接触的同时,降低了倒装结构的电流密集集中拥堵的现象,极大的降低深紫外LED倒装芯片的工作电压,增大了深紫外LED倒装芯片的散热面积,延长了深紫外LED倒装芯片的寿命。
此外,在本发明中,所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11具有阵列排布的孔洞。所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
而且,所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11由高反射金属体系蒸镀而成,例如,由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成,也就是,由Cr膜、Al膜、中间Ti膜、Au膜和顶层Ti膜叠加而成。
其中,Cr金属的粘附性好,电导率较好,利于电流输送,并且蒸发Cr对真空度要求较低,高纯度Cr源容易找到。在本发明中,使得Cr膜的厚度为20-50nm。
Al金属在深紫外波段的反射率在60%-70%,比较高,同时Al的成本很低,Al起到反射电极的作用。在本发明中,Al膜的厚度为20-60nm。
Ti金属的电阻率较高,所以Ti膜不宜过厚。在本发明中,中间Ti膜的厚度为10-30nm。
Au金属作为保护层,在空气中的稳定性良好。在本发明中,Au膜的厚度为40-50nm。
由于Au与SiO2的亲润性较差,深紫外LED倒装芯片工艺一般需要在电极上进行SiO2钝化保护,SiO2保护层超过500nm时,往往沉积在Au层上时会出现裂纹,失去钝化意义,使深紫外LED倒装芯片漏电良率降低。因此,在Au层上需要一种在空气中稳定又与SiO2的亲润性很好的金属Ti。在本发明中,顶层Ti膜的厚度5-10nm即可。
这样,由于所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11具有阵列排布的孔洞,又蒸镀具有高反射作用的金属体系,在光横向传播时,能够在高反射金属的孔洞里来回震荡,与窗口相匹配的波长的光能够得到增强,提高了深紫外LED倒装芯片的发光强度。
六、制备钝化层12。
也就是,在制备了所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11之后,通过沉积、光刻、刻蚀工艺制作出钝化层12。
优选地,所述钝化层12是氧化硅层。通过制备所述钝化层12,能够避免两个所述焊盘电极13之间、所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11之间以及所述n电极8和p电极9之间接触而造成漏电,从而能够起到保护作用。
七、制备焊盘电极13。
可以采用光刻与干法刻蚀等方法在所述钝化层12上形成分别与所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11相对的两个通孔。然后,通过蒸镀工艺在所述通孔中分别蒸镀与所述n电流扩展电极10和p电流扩展电极11相连的焊盘电极13。
制备了所述焊盘电极13之后,完成了本发明的深紫外LED倒装芯片的制作过程。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制。本领域的技术人员,依据本发明的思想,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (15)
1.一种深紫外LED倒装芯片,其包括LED外延片及设置在所述LED外延片上的n电极(8)和p电极(9),其特征在于,所述n电极(8)上设有n电流扩展电极(10),所述p电极(9)上设有p电流扩展电极(11),所述n电流扩展电极(10)的正投影的边缘相对于所述n电极(8)的正投影的边缘内缩2-7um且所述p电流扩展电极(11)的正投影的边缘相对于所述p电极(9)的正投影的边缘内缩2-7um。
2.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)的正投影的边缘相对于所述n电极(8)的正投影的边缘内缩4um且所述p电流扩展电极(11)的正投影的边缘相对于所述p电极(9)的正投影的边缘内缩4um。
3.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)具有阵列排布的孔洞,所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
4.根据权利要求3所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成。
5.根据权利要求4所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)中,Cr膜的厚度为20-50nm,Al膜的厚度为20-60nm,中间Ti膜的厚度为10-30nm,Au膜的厚度为40-50nm,顶层Ti膜的厚度为5-10nm。
6.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电极(8)由金属体系Ti/Al/Ti/Au蒸镀而成,且底层Ti膜的厚度为20nm,Al膜的厚度为60nm,中间Ti膜的厚度为50nm,Au膜的厚度为20nm。
7.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述p电极(9)由金属体系Ni/Au/Ti蒸镀而成,且Ni膜的厚度为10nm,Au膜的厚度为200nm,Ti膜的厚度为20nm。
8.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述LED外延片包括衬底(1)以及在所述衬底(1)上依次形成的氮化铝模板层(2)、超晶格应力缓冲层(3)、n型AlGaN层(4)、多量子肼结构层(5)、电子阻挡层(6)和P型空穴传导层(7),且所述n电极(8)设置在所述n型AlGaN层(4)上,所述p电极(9)设置在所述P型空穴传导层(7)上。
9.根据权利要求1所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)上分别蒸镀有一个焊盘电极(13)。
10.根据权利要求9所述的深紫外LED倒装芯片,其特征在于,两个所述焊盘电极(13)之间、所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)之间以及所述n电极(8)和p电极(9)之间都设有钝化层(12)。
11.一种深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、在衬底(1)上依次生长氮化铝模板层(2)、超晶格应力缓冲层(3)、n型AlGaN层(4)、多量子肼结构层(5)、电子阻挡层(6)和P型空穴传导层(7),得到LED外延片;
2)、对部分所述LED外延片进行向下刻蚀,刻蚀至所述n型AlGaN层(4),形成n电极台面,未刻蚀部分形成P电极台面;
3)、在所述n电极台面的表面上通过光刻与蒸镀的方法,得到n电极(8);
4)、在所述P电极台面的表面上通过光刻与蒸镀的方法,得到p电极(9);
5)、通过光刻与蒸镀工艺在所述n电极(8)上制作n电流扩展电极(10),在所述p电极(9)上制作p电流扩展电极(11),且使所述n电流扩展电极(10)的正投影的边缘相对于所述n电极(8)的正投影的边缘内缩2-7um,所述p电流扩展电极(11)的正投影的边缘相对于所述p电极(9)的正投影的边缘内缩2-7um;
6)、通过沉积、光刻、刻蚀工艺制作出钝化层(12);
7)、在所述钝化层(12)上形成分别与所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)相对的通孔并在所述通孔中分别蒸镀与所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)相连的焊盘电极(13)。
12.根据权利要求11所述的深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)具有阵列排布的孔洞,所述孔洞的直径为3-5um且相邻两个所述孔洞之间的间距为5-7um。
13.根据权利要求11所述的深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)由金属体系Cr/Al/Ti/Au/Ti蒸镀而成且所述n电流扩展电极(10)和p电流扩展电极(11)中,Cr膜的厚度为20-50nm,Al膜的厚度为20-60nm,中间Ti膜的厚度为10-30nm,Au膜的厚度为40-50nm,顶层Ti膜的厚度为5-10nm。
14.根据权利要求11所述的深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,在得到所述n电极(8)之后,使所述n电极(8)在N2氛围下进行高温退火,其中,退火温度为900℃,退火时间为30s。
15.根据权利要求11所述的深紫外LED倒装芯片的制作方法,其特征在于,在得到所述p电极(9)之后,使所述p电极(9)在N2或者空气氛围下进行退火,其中,退火温度为550℃,退火时间为180s。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111448886.2A CN113851566B (zh) | 2021-12-01 | 2021-12-01 | 一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111448886.2A CN113851566B (zh) | 2021-12-01 | 2021-12-01 | 一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113851566A CN113851566A (zh) | 2021-12-28 |
CN113851566B true CN113851566B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=78982593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111448886.2A Active CN113851566B (zh) | 2021-12-01 | 2021-12-01 | 一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113851566B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116825924B (zh) * | 2023-08-24 | 2023-12-19 | 山西中科潞安紫外光电科技有限公司 | 一种深紫外led倒装芯片及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109390446A (zh) * | 2017-08-14 | 2019-02-26 | Lg伊诺特有限公司 | 半导体器件 |
CN209045556U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-06-28 | 湖北深紫科技有限公司 | 一种深紫外发光二极管芯片 |
CN112928188A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 厦门三安光电有限公司 | 一种发光二极管、光电模块及显示装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6958498B2 (en) * | 2002-09-27 | 2005-10-25 | Emcore Corporation | Optimized contact design for flip-chip LED |
JP2011119519A (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-16 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
US10535804B2 (en) * | 2015-07-22 | 2020-01-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light-emitting device package |
US20170162745A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing same |
JP6839320B1 (ja) * | 2020-05-13 | 2021-03-03 | 日機装株式会社 | 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法 |
-
2021
- 2021-12-01 CN CN202111448886.2A patent/CN113851566B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109390446A (zh) * | 2017-08-14 | 2019-02-26 | Lg伊诺特有限公司 | 半导体器件 |
CN209045556U (zh) * | 2018-12-05 | 2019-06-28 | 湖北深紫科技有限公司 | 一种深紫外发光二极管芯片 |
CN112928188A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-08 | 厦门三安光电有限公司 | 一种发光二极管、光电模块及显示装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
大功率GaN基发光二极管的电流扩展效应及电极结构优化研究;沈光地等;《物理学报》;20080115(第01期);第472-475页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113851566A (zh) | 2021-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2021208766A1 (zh) | AlGaInP基发光二极管芯片及其制造方法 | |
CN101661985B (zh) | 一种垂直结构氮化镓基发光二极管制作方法 | |
US9263643B2 (en) | Light-emitting device | |
JP2007207981A (ja) | 窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
KR20080087135A (ko) | 질화물 반도체 발광 소자 | |
JP2007103689A (ja) | 半導体発光装置 | |
WO2020143274A1 (zh) | 垂直结构蓝光发光二极管及其制备方法 | |
WO2019024329A1 (zh) | 一种紫外led外延芯片倒装结构及其制作方法 | |
WO2010050501A1 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法、発光装置 | |
JPH07235729A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 | |
JP2013214700A (ja) | 半導体発光素子 | |
CN113851566B (zh) | 一种深紫外led倒装芯片及其制作方法 | |
CN115064563A (zh) | 一种hemt与蓝光led单片集成芯片及其制备方法 | |
US7572653B2 (en) | Method of fabricating light emitting diode | |
WO2021129214A1 (zh) | 垂直结构深紫外发光二极管及其制备方法 | |
CN116779634B (zh) | 一种高压倒装结构的紫外led芯片及其制作方法 | |
CN115000275A (zh) | 一种深紫外led倒装芯片及其制备方法 | |
CN217507340U (zh) | 一种提高光功率与可靠性的深紫外led芯片 | |
KR101032987B1 (ko) | 반도체 발광소자 | |
CN111129244A (zh) | 一种银镜大功率倒装芯片及其制备方法 | |
JP2002353503A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
CN113410360A (zh) | 一种深紫外led倒装芯片及其制备方法 | |
CN112768582B (zh) | 包含高反射n-GaN欧姆接触的倒装LED芯片及其制作方法 | |
CN108718030A (zh) | 一种低电阻、低热阻的氮化物半导体微腔激光器结构及其制备方法 | |
CN111725368A (zh) | 一种基于电镀技术的GaN基垂直结构微腔Micro-LED及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |