本发明专利技术公开了一种带ITO薄膜结构的LED芯片及其制备方法，属于半导体发光二极管领域，该方法是先制成发光二极管的外延片，然后在外延片上制作出图案化的介质膜层，经过蚀刻制作出图案化的ITO薄膜层和p‑GaP窗口层；在图案化的ITO薄膜层和p‑GaP窗口层上制作金属电极层，金属电极层包括主电极和扩展电极。本发明专利技术采用图案化的ITO薄膜层和p‑GaP窗口层作为接触层，其中作为焊盘的主电极连接在p‑GaP窗口层上，扩展电极连接在ITO薄膜层上。本发明专利技术提高了整个金属电极层的附着性，确保发光器件工作电压稳定，提高产品的焊线可靠性，极大地提升了产品的质量和良率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体发光二极管领域，尤其是涉及一种带ITO薄膜结构的LED芯片及其制备方法。
技术介绍
具有高光效、低能耗、长寿命、高安全性、高环保等优势，是一种有广阔应用前景的照明方式，受到越来越多国家的重视。目前LED已广泛应用于高效固态照明领域中，如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。如图1所示，常规AlGaInP发光二极管包含GaAs衬底100、缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、MQW多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105，金属电极层109直接设置在p-GaP窗口层105上，GaAs衬底100背面设置有背电极层201。由于常规AlGaInP发光二极管的出光层为GaP窗口层105，同时GaP层也起着欧姆接触层和电流扩展的重要作用，这就会使电流容易集中从与电极接触的正下方区域流过，即电极正下方区域的电流密度增加，却不能使电流得到充分的扩展，从而降低了LED的发光效率。ITO（掺锡氧化铟，IndiumTinOxide，一般简称为ITO）薄膜相比GaP层具有良好的横向电流扩展性，同时具有透过率高、导电性好、耐磨损、耐腐蚀等优点，且与GaP层的粘附性好，因此，ITO薄膜通常被用于作为提高AlGaInP基芯片亮度的透明电极材料。在实际应用中，先是在GaP层上面生长一层ITO薄膜层，然后再沉积作为焊盘材料使用的金属电极层，但在对焊盘的焊线测试中发现，很容易出现ITO薄膜层脱落、金属电极层脱落的异常现象，这会导致金属电极层的焊盘性能、AlGaInP基芯片的使用可靠性受到严重影响。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种焊线可靠性高、便于生产、发光效率高的带ITO薄膜结构的LED芯片。本专利技术的第二个目的在于提供一种带ITO薄膜结构的LED芯片的制备方法。本专利技术的第一个目的是这样实现的：一种带ITO薄膜结构的LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、n-AIGaInP限制层、多量子阱（MQW）有源层、p-AIGaInP限制层和p-GaP窗口层，在p-GaP窗口层上设有ITO薄膜层，在GaAs衬底的下面制作背电极，特征是：在ITO薄膜层上设有金属电极层；金属电极层包括主电极和扩展电极，主电极连接在p-GaP窗口层上，扩展电极连接在ITO薄膜层上。主电极为圆形，直径90μm，扩展电极为矩形，长度为20μm，宽度为10μm，材料为Cr/Au，厚度50/2500nm。本专利技术的由于作为焊盘的主电极直接连接在p-GaP窗口层上，从而避免了在焊线测试时造成ITO薄膜层脱落，并且由于扩展电极连接在ITO薄膜层上，这样既起到了降低接触电压的作用，同时又对主电极起到了防护作用，提高了整个金属电极层的附着性和完整性，确保了产品的工作电压稳定，提高了产品的焊线可靠性。本专利技术的第二个目的是这样实现的：一种带ITO薄膜结构的LED芯片的制备方法，特征是：具体步骤如下：（1）、在GaAs衬底的上面依次外延生长缓冲层、n-AIGaInP限制层、多量子阱（MQW）有源层、p-AIGaInP限制层和p-GaP窗口层，得到LED外延片；（2）、在p-GaP窗口层上蒸镀ITO薄膜层；（3）、在ITO薄膜层上制作图案化的接触层：在ITO薄膜层上采用PECVD生长一层介质膜，采用光刻和湿法蚀刻方式在介质膜上制作出图案化的介质膜层，利用ITO和GaP腐蚀液对没有介质膜层保护的ITO和GaP层区域进行腐蚀，利用介质膜腐蚀液将介质膜层去除；（4）、在图案化的接触层上制作金属电极层：采用负胶套刻和蒸镀方式制作金属电极层，主电极形成于p-GaP窗口层上，扩展电极形成于ITO薄膜层上；（5）、在GaAs衬底的下面制作背电极，得到带ITO薄膜结构的LED芯片。在步骤（3）中，PECVD制作的介质膜层由绝缘材料SiO2或 SiNxOy中的一种或多种组合制成，其中 x>0，0<y<2，获得稳定图案化的临时膜层，避免ITO和GaP腐蚀溶液影响，从而制作出设计的图案化的接触层。在步骤（3）中，被腐蚀的GaP层的蚀刻深度为150±50nm，从而既能去除p-GaP窗口层105表层的高掺杂层，又避免接触层的周围区域台阶差异大，这样就能很容易制作金属电极层。在步骤（4）中，蒸镀方式制作的金属电极层的材料为 Cr、Pt、Ti、Al或Au中的一种，或为Cr、Pt、Ti、Al、Au中任意两种材料的合金。本专利技术先采用光刻和湿法蚀刻方式制作出图案化的介质膜层，进而对没有介质膜层保护的ITO薄膜层和GaP层进行可控深度的蚀刻；然后在图案化的接触层上采用蒸镀方式制作金属电极层，金属电极层包括主电极和扩展电极，其中作为焊盘的主电极直接连接在p-GaP窗口层上，从而避免了在焊线测试时造成ITO薄膜层脱落，并且由于扩展电极连接在ITO薄膜层上，这样既起到了降低接触电压的作用，同时又对主电极起到了防护作用，提高了整个金属电极层的附着性和完整性，确保了产品的工作电压稳定，提高了产品的焊线可靠性，极大地提升了产品的质量和良率。附图说明图1为现有的常规AlGaInP发光二极管的结构示意图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为本专利技术发光二极管外延片的制作过程截面示意图；图4为本专利技术ITO薄膜层和介质膜层的制作过程截面示意图；图5为本专利技术接触层的制作过程截面示意图；图6为本专利技术金属电极层的制作过程截面示意图。具体实施方式下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。一种带ITO薄膜结构的LED芯片，包括GaAs衬底100，在GaAs衬底100的上面依次设有缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105，在p-GaP窗口层105上设有ITO薄膜层106，在ITO薄膜层106上设有金属电极层109，在GaAs衬底100的下面制作背电极201；金属电极层109包括主电极和扩展电极，主电极连接在p-GaP窗口层105上，扩展电极连接在ITO薄膜层106上。一种带ITO薄膜结构的LED芯片的制备方法，具体步骤如下1、制备发光二极管外延片：如图3所示，在GaAs衬底100的上采面用金属有机化学气相沉积（MOCVD）依次外延生长缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105，其中p-GaP窗口层105表层的高掺杂层厚度优选500±50埃，掺杂浓度优选5×1019cm-3以上；2、如图4所示，在p-GaP窗口层105上采用蒸发镀膜方法蒸镀ITO薄膜层106，ITO薄膜层106优选厚度为3000±200埃；3、如图4所示，在ITO薄膜层106上采用PECVD生长介质膜层107，介质膜层107优选厚度为2000±100埃，介质膜层107由SiO2制成；4、如图4所示，在介质膜层107上采用光刻和蚀刻制作图案化的介质膜层；5、如图5所示，在图案化的介质膜层107上制作图案化的接触层108；6、如图6所示，在图案化的接触层108上制作带有主电极和扩展电极的金属电极层109，主电极为圆形，直径90μm，扩展电极为矩形，长度为20μm，宽度为10μm，材料为Cr/Au，厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带ITO薄膜结构的LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、n‑AIGaInP限制层、多量子阱（MQW）有源层、p‑AIGaInP限制层和p‑GaP窗口层，在p‑GaP窗口层上设有ITO薄膜层，在GaAs衬底的下面制作背电极，其特征在于：在ITO薄膜层上设有金属电极层；金属电极层包括主电极和扩展电极，主电极连接在p‑GaP窗口层上，扩展电极连接在ITO薄膜层上。
【技术特征摘要】
1.一种带ITO薄膜结构的LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有缓冲层、n-AIGaInP限制层、多量子阱（MQW）有源层、p-AIGaInP限制层和p-GaP窗口层，在p-GaP窗口层上设有ITO薄膜层，在GaAs衬底的下面制作背电极，其特征在于：在ITO薄膜层上设有金属电极层；金属电极层包括主电极和扩展电极，主电极连接在p-GaP窗口层上，扩展电极连接在ITO薄膜层上。2.根据权利要求1所述的带ITO薄膜结构的LED芯片，其特征在于：主电极为圆形，直径90μm，扩展电极为矩形，长度为20μm，宽度为10μm，材料为Cr/Au，厚度50/2500nm。3.一种带ITO薄膜结构的LED芯片的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）、在GaAs衬底的上面依次外延生长缓冲层、n-AIGaInP限制层、多量子阱（MQW）有源层、p-AIGaInP限制层和p-GaP窗口层，得到LED外延片；（2）、在p-GaP窗口层上蒸镀ITO薄膜层；（3）、在ITO薄膜层上制作图案化的接触层：在ITO薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：张银桥，潘彬，
申请(专利权)人：南昌凯迅光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36
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