提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法，包括以下步骤：1）提供生长衬底，在生长衬底上依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2）形成贯穿p型GaN层及发光层多量子阱的第一深槽；3）在p型GaN层表面形成石墨烯；4）在石墨烯表面形成反射层；5）在反射层表面、内侧及第一深槽底部形成反射层保护层；6）采用原子层沉积法在步骤5）得到的结构表面形成氧化铝层；7）在氧化铝层内形成第一开口及第二开口；8）在第二开口内形成N电极，在第一开口内及氧化铝层表面形成P电极。采用原子层沉积制备的氧化铝层具有更好的绝缘性能和金属阻挡性能，从而保证倒装芯片在大电流使用下的可靠性能。

【技术实现步骤摘要】
提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法
本专利技术属于半导体
，特别是涉及一种提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。LED芯片结构有三种类型，分别为水平结构(正装芯片)、垂直结构(垂直结构芯片)和倒装结构(倒装芯片)；倒装结构即芯片P、N电极在GaN的同侧，量子阱发出的光主要通过透明蓝宝石面逸出，没有正装芯片和垂直芯片电极和封装打金线遮光的问题，电流通过反射层金属直接注入，电流分布均匀，电压低亮度高，适用于大功率和大电流密度的芯片使用，倒装芯片产品具有免打线、低电压、高光效、低热阻、高可靠性、高饱和电流密度等优点，逐渐成为市场重点开发方向。目前在GaN基LED芯片中，氧化铟锡(ITO)由于其高电导率和高透光率，已成为LED芯片生产工艺中透明导电薄膜的主要材料。然而ITO在使用过程中也存在一些缺点，包括：1)铟源材料的价格持续上涨，ITO变得日益昂贵，并且制备方法费用高昂；2)ITO薄膜的柔韧性比较差，弯曲时容易破碎和断裂，限制了器件的应用范围；3)ITO对酸性环境敏感，容易在芯片制程中出现被腐蚀异常；4)ITO尽管在可见光区域有高达有85％的透射率，但是在紫外(UV)区域(波长小于350nm)有很强的光吸收，光透射率降低到40％以下，导致紫外LED的光提取效率大幅降低；基于以上原因，寻找一种能代替ITO的材料成为LED芯片制备的必需。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法，用于解决现有技术中使用氧化铟锡作为欧姆接触及电流扩展层而存在的氧化铟锡成本较高；氧化铟锡柔韧性差弯曲时容易破碎和断裂，限制了器件的应用范围；氧化铟锡对酸性环境敏感，容易在芯片制程中被腐蚀异常；ITO尽管在可见光区域有高达有85％的透射率，但是在紫外(UV)区域(波长小于350nm)有很强的光吸收，光透射率降低到40％以下，导致紫外LED的光提取效率大幅降低等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)提供生长衬底，在所述生长衬底上依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深槽，所述第一深槽的底部位于所述n型GaN层内；3)在所述p型GaN层表面形成石墨烯，所述石墨烯的面积小于所述p型GaN层的面积；4)在所述石墨烯表面形成反射层；5)在所述反射层表面、内侧及所述第一深槽底部形成反射层保护层，位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层与所述第一深槽的侧壁相隔一定的间距；6)采用原子层沉积法在步骤5)得到的结构表面形成氧化铝层；7)在所述氧化铝层内形成第一开口及第二开口，所述第一开口暴露出位于所述反射层表面的所述反射层保护层，所述第二开口暴露出位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层；8)在所述第二开口内形成N电极，在所述第一开口内及所述氧化铝层表面形成P电极。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间还包括在步骤1)得到的结构内形成第二深槽，以将步骤1)得到的结构分割为若干个独立的芯片单元的步骤，所述第二深槽贯穿所述p型GaN层、所述发光层多量子阱及所述n型GaN层，且所述第二深槽的底部位于所述生长衬底内。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，采用BCl3、Cl2及Ar等离子体选择性刻蚀所述p型GaN层、所述发光层多量子阱、所述n型GaN层及所述生长衬底以形成所述第二深槽。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，采用BCl3、Cl2及Ar等离子体选择性刻蚀所述p型GaN层、所述发光层多量子阱及所述n型GaN层以形成所述第一深槽。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用化学气相沉积工艺在所述p型GaN层表面形成所述石墨烯，所述石墨烯的厚度为20埃～200埃。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，在所述p型GaN层表面形成所述石墨烯之后，还包括对所述石墨烯进行高温退火处理的步骤。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，对所述石墨烯进行高温退火处理的温度为500℃～900℃。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，利用磁控溅射工艺在所述石墨烯表面形成所述反射层，所述反射层的材料为Ag-TiW或Ag-TiW-Pt。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，采用磁控溅射工艺或电子束气相蒸发工艺在所述反射层表面、内侧及所述第一深槽底部形成所述反射层保护层，所述反射层保护层的材料为Cr、Al、TiW、Pt、Ti、Au、Ni中的一种或几种的组合。作为本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述氧化铝层包覆所述反射层保护层及裸露的所述反射层、所述石墨烯、所述p型GaN层、所述发光层多量子阱、所述n型GaN层，所述氧化铝层的厚度为200埃～5000埃。本专利技术还提供一种提升亮度的倒装LED芯片，所述提升亮度的倒装LED芯片包括：生长衬底、n型GaN层、发光层多量子阱、p型GaN层、石墨烯、反射层、反射层保护层、氧化铝层、N电极及P电极；其中，所述n型GaN层、所述发光层多量子阱、所述p型GaN层、所述石墨烯及所述反射层由下至上依次叠置于所述生长衬底的上表面；所述n型GaN层、所述发光层多量子阱及所述p型GaN层内形成有第一深槽，所述第一深槽贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱，且所述第一深槽的底部位于所述n型GaN层内；所述石墨烯及所述反射层内形成有贯通孔，所述贯通孔与所述第一深槽上下对应，且所述贯通孔的横向尺寸大于所述第一深槽的横向尺寸；所述反射层保护层位于所述反射层表面、内侧及所述第一深槽底部，位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层与所述第一深槽的侧壁相隔一定的间距；所述氧化铝层覆盖所述反射层保护层并填满所述贯通孔及所述第一深槽；所述氧化铝层内形成有第一开口及第二开口，所述第一开口暴露出位于所述反射层表面的所述反射层保护层，所述第二开口暴露出位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层；所述N电极位于所述第二开口内，所述P电极位于所述第一开口内及所述氧化铝层表面。如上所述，本专利技术的提升亮度的倒装LED芯片及其制备方法，具有以下有益效果：采用石墨烯替换氧化铟锡作为欧姆接触及电流扩展层，石墨烯材料相比于氧化铟锡材料具有更优异的导电性，电阻率为10-6Ω.cm，电子迁移率为15000cm2/V.S，更高的光透过性，在深紫外到红外波段内光的透过率在97％以上；石墨烯具有更好的导热性能，导热系数达到5300W/m.K，材料更加致密；使用石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)提供生长衬底，在所述生长衬底上依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深槽，所述第一深槽的底部位于所述n型GaN层内；3)在所述p型GaN层表面形成石墨烯，所述石墨烯的面积小于所述p型GaN层的面积；4)在所述石墨烯表面形成反射层；5)在所述反射层表面、内侧及所述第一深槽底部形成反射层保护层，位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层与所述第一深槽的侧壁相隔一定的间距；6)采用原子层沉积法在步骤5)得到的结构表面形成氧化铝层；7)在所述氧化铝层内形成第一开口及第二开口，所述第一开口暴露出位于所述反射层表面的所述反射层保护层，所述第二开口暴露出位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层；8)在所述第二开口内形成N电极，在所述第一开口内及所述氧化铝层表面形成P电极。

【技术特征摘要】
1.一种提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)提供生长衬底，在所述生长衬底上依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；2)形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的第一深槽，所述第一深槽的底部位于所述n型GaN层内；3)在所述p型GaN层表面形成石墨烯，所述石墨烯的面积小于所述p型GaN层的面积；4)在所述石墨烯表面形成反射层；5)在所述反射层表面、内侧及所述第一深槽底部形成反射层保护层，位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层与所述第一深槽的侧壁相隔一定的间距；6)采用原子层沉积法在步骤5)得到的结构表面形成氧化铝层；7)在所述氧化铝层内形成第一开口及第二开口，所述第一开口暴露出位于所述反射层表面的所述反射层保护层，所述第二开口暴露出位于所述第一深槽底部的所述反射层保护层；8)在所述第二开口内形成N电极，在所述第一开口内及所述氧化铝层表面形成P电极。2.根据权利要求1所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。3.根据权利要求1所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：步骤1)与步骤2)之间还包括在步骤1)得到的结构内形成第二深槽，以将步骤1)得到的结构分割为若干个独立的芯片单元的步骤，所述第二深槽贯穿所述p型GaN层、所述发光层多量子阱及所述n型GaN层，且所述第二深槽的底部位于所述生长衬底内。4.根据权利要求3所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：采用BCl3、Cl2及Ar等离子体选择性刻蚀所述p型GaN层、所述发光层多量子阱、所述n型GaN层及所述生长衬底以形成所述第二深槽。5.根据权利要求1所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：采用BCl3、Cl2及Ar等离子体选择性刻蚀所述p型GaN层、所述发光层多量子阱及所述n型GaN层以形成所述第一深槽。6.根据权利要求1所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：利用化学气相沉积工艺在所述p型GaN层表面形成所述石墨烯，所述石墨烯的厚度为20埃～200埃。7.根据权利要求1或6所述的提升亮度的倒装LED芯片的制备方法，其特征在于：在所述p型GaN...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱秀山，王倩静，徐慧文，李起鸣，张宇，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31