设有侧面反射层的led芯片结构

专利摘要:
本实用新型公开了一种设有侧面反射层的LED芯片结构，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，至少包括依次生长的N‑GaN层、多量子阱层和P‑GaN层，通过刻蚀技术将暴漏区域的N‑GaN层刻蚀出来，形成N‑GaN台阶，在LED芯片外延结构上设有透明导电层，在透明导电层和N‑GaN台阶上制作N、P焊盘电极，在N、P焊盘电极的侧面上形成反射金属层，反射金属层的反射率高于N、P焊盘电极。本实用新型在N、P焊盘电极的侧面上形成反射金属层，反射金属层对LED发出的光具有反射效果，增强电极侧面金属的反射作用，增加光的出光强度，提高LED的外量子效率。
公开号:CN214336739U
申请号:CN202120676359.6U
申请日:2021-04-01
公开日:2021-10-01
发明作者:闫晓密
申请人:Purui Wuxi R & D Co ltd；
IPC主号:H01L33-46

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是一种设有侧面反射层的LED芯片结构。
[n0002] 发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。发光二极管的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率。由于菲涅尔损失、全反射损失和材料吸收损失的存在，使LED芯片的光提取效率降低。光提取效率是指出射到空气中的光子占电子-空穴对通过辐射复合在芯片有源区产生光子的比例，其主要与LED的几何结构和材料光学特性有关。在芯片加工过程中优化芯片结构，比如通过提高亮度和降低电压来提高LED的外量子效率。在芯片结构中，电极的作用是增加芯片的电流扩展，由于电极是金属结构，不透光，而且还会吸收光，会阻挡光的输出。目前电极结构的主要成分是金，厚度在2um～3um范围，反射率只有40%左右，电极通常高于N-GaN台阶的深度，到达电极侧面的光会有很大一部分被金吸收，影响LED的外量子效率。
[n0003] 本申请人针对现有技术中存在的金属电极吸收光影响LED外量子效率等缺陷，提供一种设有侧面反射层的LED芯片结构，能够增强电极侧面金属的反射作用，增加LED的出光强度，提高LED的外量子效率。
[n0004] 本实用新型所采用的技术方案如下：
[n0005] 一种设有侧面反射层的LED芯片结构，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，至少包括依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，通过刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶，在LED芯片外延结构上设有透明导电层，在透明导电层和N-GaN台阶上制作N、P焊盘电极，在N、P焊盘电极的侧面上形成反射金属层，反射金属层的反射率高于N、P焊盘电极。
[n0006] 作为上述技术方案的进一步改进：
[n0007] N、P焊盘电极由Au制成，反射金属层采用Ti和Al两层，或Pt、Ti和Al三层，或Pt单层。
[n0008] 透明导电层为利用电子束蒸发技术镀的ITO膜。
[n0009] 在芯片结构的表面设有沉积的SiO₂保护层。
[n0010] 通过ICP蚀刻技术刻出电极中间的焊球区域，在N、P焊盘电极的侧面保留反射金属层。
[n0011] LED芯片外延结构包括依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。
[n0012] 通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。
[n0013] 芯片衬底为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
[n0014] N、P焊盘电极为圆台状。
[n0015] 本实用新型的有益效果如下：
[n0016] 本实用新型在N、P焊盘电极的侧面上形成反射金属层，反射金属层的反射率高于N、P焊盘电极。N、P焊盘电极由Au制成，反射金属层采用Ti和Al两层，或Pt、Ti和Al三层，或Pt单层。反射金属层对LED发出的光具有反射效果，增强电极侧面金属的反射作用，增加光的出光强度，提高LED的外量子效率。采用ICP蚀刻技术刻出电极中间的焊球区域，在N、P焊盘电极的侧面保留反射金属层，工艺更加稳定，且未额外增加制程。采用干法蚀刻电极，电极与保护层的粘附性更好，增强可靠性。
[n0017] 图1为本实用新型的结构示意图。
[n0018] 图中：1、芯片衬底；2、缓冲层；3、U-GaN层；4、N-GaN层；5、多量子阱层；6、P-GaN层；7、ITO膜；8、焊盘电极；9、反射金属层；10、SiO₂保护层。
[n0019] 下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
[n0020] 如图1所示，本实用新型所述的设有侧面反射层的LED芯片结构在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，也可以是依次生长的N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
[n0021] 在芯片生长完成外延结构后，通过ICP刻蚀技术（ICP，Inductively CoupledPlasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-GaN层4刻蚀出来，形成N-GaN台阶。在LED芯片外延结构上制作透明导电层，即利用电子束蒸发技术镀ITO膜7（ITO，Indium TinOxide，氧化铟锡）。在此基础上通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极8，N、P焊盘电极8分别在透明导电层和N-GaN台阶上，N、P焊盘电极8优选为圆台状。具体包括：先做出金（Au）成分的N、P焊盘电极8，然后继续镀金属，形成反射金属层9，反射金属层9采用钛（Ti）和铝（Al）两层，或铂（Pt）、钛（Ti）和铝（Al）三层，或铂（Pt）单层。反射金属层9的反射率高于金（Au）成分的N、P焊盘电极8。然后利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO₂保护层10，再通过ICP蚀刻技术刻出电极中间的焊球区域，在N、P焊盘电极8的侧面保留反射金属层9。反射金属层9对LED发出的光具有反射效果，增强光的发光强度，提高LED的外量子效率。
[n0022] 本实用新型所述设有侧面反射层的LED芯片结构的制作方法，包括以下步骤：
[n0023] 步骤S1：提供芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，也可以是依次生长的缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。
[n0024] 步骤S2：将生长完成的LED芯片外延结构清洗干净，利用正性光刻掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层4刻蚀出来，形成N-GaN台阶。
[n0025] 步骤S3：在LED芯片外延结构上制作透明导电层，利用电子束蒸发技术镀ITO膜7。
[n0026] 步骤S4：利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极8图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极8，N、P焊盘电极8分别在透明导电层和N-GaN台阶上，N、P焊盘电极8优选为圆台状。
[n0027] 具体包括：先做出金（Au）成分的N、P焊盘电极8，然后继续镀金属，形成反射金属层9，反射金属层9采用钛（Ti）和铝（Al）两层，或铂（Pt）、钛（Ti）和铝（Al）三层，或铂（Pt）单层。
[n0028] 步骤S5：利用PECVD技术在芯片结构的表面沉积SiO₂保护层10，再通过ICP蚀刻技术刻出电极中间的焊球区域，在N、P焊盘电极8的侧面保留反射金属层9。
[n0029] 在本实用新型中，正性光刻掩膜技术是利用正性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。负性光刻掩膜技术是利用负性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。
[n0030] 以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

权利要求:
Claims (9)
[0001] 1.一种设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：在芯片衬底（1）上生长LED芯片外延结构，至少包括依次生长的N-GaN层（4）、多量子阱层（5）和P-GaN层（6），通过刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层（4）刻蚀出来，形成N-GaN台阶，在LED芯片外延结构上设有透明导电层，在透明导电层和N-GaN台阶上制作N、P焊盘电极（8），在N、P焊盘电极（8）的侧面上形成反射金属层（9），反射金属层（9）的反射率高于N、P焊盘电极（8）。
[0002] 2.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：N、P焊盘电极（8）由Au制成，反射金属层（9）采用Ti和Al两层，或Pt、Ti和Al三层，或Pt单层。
[0003] 3.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：透明导电层为利用电子束蒸发技术镀的ITO膜（7）。
[0004] 4.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：在芯片结构的表面设有沉积的SiO₂保护层（10）。
[0005] 5.根据权利要求4所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：通过ICP蚀刻技术刻出电极中间的焊球区域，在N、P焊盘电极（8）的侧面保留反射金属层（9）。
[0006] 6.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：LED芯片外延结构包括依次生长的缓冲层（2）、U-GaN层（3）、N-GaN层（4）、多量子阱层（5）和P-GaN层（6）。
[0007] 7.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极（8）。
[0008] 8.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：芯片衬底（1）为蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。
[0009] 9.根据权利要求1所述的设有侧面反射层的LED芯片结构，其特征在于：N、P焊盘电极（8）为圆台状。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120676359.6U|CN214336739U|2021-04-01|2021-04-01|设有侧面反射层的led芯片结构|CN202120676359.6U| CN214336739U|2021-04-01|2021-04-01|设有侧面反射层的led芯片结构|