一种具有反射电极的垂直结构LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及led芯片技术领域，尤其是涉及一种具有反射电极的垂直结构led芯片及其制备方法。

背景技术：

常规结构的algainp四元系红光led芯片的光提取效率很低，只有10％左右，主要的原因是：(1)gaas衬底对可见光有吸收作用，使得有源层射向衬底的光线和上表面反射下来的光线完全被衬底吸收；(2)芯片出光层是高折射率材料，在出光面上存在全反射损耗和菲涅尔损耗。

为提高led芯片的光提取效率，利用晶片键合的衬底剥离技术，并结合制作p面全方位反射镜(odr)及n面粗化工艺这三种工艺，可使得制备的algainp薄膜型led芯片光效为传统常规正装结构芯片的3～4倍。目前业界常见的高效的algainp薄膜led芯片的odr结构，是通过在sio2介质层上制作周期小孔结构，在此基础上蒸镀例如aube或auzn合金的高光反射金属层来实现的。

图1所示为常规algainpled芯片的第一电极结构示意图，所述常规第一电极结构100包括：第一电极接触层101、低折射率介质层102、高光反射金属层103，所述第一电极接触层101、低折射率介质层102、高光反射金属层103依次叠加，且低折射率介质层102和高光反射金属层103之间存在二者复合的均匀排列的导电小孔104。

图2所示为常规aigainpled芯片结构示意图，所述algainpled芯片包括：基板201、键合金属层202、发光层203、粗化层204、第二电极接触层205、第二电极206，所述基板201、金属层202、发光层203、粗化层204、第二电极接触层205、第二电极206依次叠加。

但是，上述odr中导电小孔是芯片整面均匀排列的周期结构，势必在n电极正下方遮光区域同样存在导电小孔，这就在该区域引入了不必要的p面电流注入，而不透明n电极吸收严重，将在该区域产生无效的光输出，最终降低led芯片的光提取效率。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种垂直结构led芯片，所述芯片从下至上依次包括：基板、键合金属层、第一电极、发光层、粗化层、第二电极接触层、第二电极，第二电极与第一电极共同构成反射电极；

所述第一电极包括第一电极接触层、低折射率介质层、高光反射金属层，第二电极正下方对应的第一电极接触层的局部区域经等离子体处理，第一电极接触层只有该局部区域经等离子体处理，第一电极接触层只有该局部区域经等离子体处理。

其中，所述低折射率介质层为sio2、sinx或sion任意一种或多种，厚度是1nm-1000nm。

其中，所述高光反射金属层是ag、au金属单层，或者是niag、niau、aube或auzn合金任意一种或多种，厚度是1nm-1000nm。

本发明还提供了一种垂直结构led芯片的反射电极，所述反射电极由第一电极和第二电极共同构成；

所述第一电极包括第一电极接触层、低折射率介质层、高光反射金属层，第二电极正下方对应的第一电极接触层的局部区域经等离子体处理，第一电极接触层只有该局部区域经等离子体处理。

其中，所述低折射率介质层为sio2、sinx或sion，厚度是1nm-1000nm。

其中，所述高光反射金属层为ag、au金属单层，或者为niag、niau、aube或auzn合金，厚度为1nm-1000nm。

本发明还提供了一种垂直结构led芯片的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)在衬底上外延生长牺牲层、第二电极接触层、粗化层、发光层、第一电极接触层；

(2)制备第一电极；

(3)制备键合金属层，与基板键合，去除外延衬底，去除牺牲层，裸露出第二电极接触层；

(4)制备第二电极；

(5)粗化腐蚀粗化层；

(6)制备芯片切割道；

(7)生长钝化膜；

(8)切割芯片，完成芯片制备。

其中，所述步骤(4)、(5)、(6)、(7)顺序可以调整；

其中，所述步骤(2)和步骤(4)中第一电极和第二电极共同构成反射电极；

其中，反射电极的制备方法包括以下步骤：

(1)在第一电极接触层上制备低折射率介质层；

(2)利用光刻图形化技术，采用第一电极/第二电极对准光刻方法，结合湿法腐蚀或干法刻蚀工艺，去除第二电极正下方对应区域低折射率介质层，对裸露出来的第一电极接触层表面进行等离子体处理；

(3)在步骤(2)基础上制备高光反射金属层；

(4)在第二电极接触层上制备第二电极。

其中，步骤(3)中制备高光反射金属层可以利用电子束蒸发方式蒸镀或溅射方式制备高光反射金属层。

其中，步骤(4)中可以利用金属剥离或湿法腐蚀方法完成第二电极制备。

本发明通过对第一电极的优化，有效减少了第二电极正下方区域的电流注入，减少第二电极对正下方区域发光的遮挡，且该反射电极结构可以同时兼顾高光反射率和低欧姆接触，最终提高了algainp薄膜led芯片的光提取效率。

附图说明

图1为常规algainpled芯片的第一电极结构示意图；

图2为常规algainpled芯片结构示意图；

图3为本发明的algainpled外延结构的示意图；

图4为本发明所述的第一电极结构示意图；

图5为本发明所述的芯片结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出一种垂直结构led芯片，所述芯片从下至上依次包括：基板、键合金属层、第一电极、发光层、粗化层、第二电极接触层、第二电极，第二电极与第一电极共同构成反射电极；

所述第一电极包括第一电极接触层、低折射率介质层、经等离子体处理的第一电极接触层的局部区域、高光反射金属层，所述经等离子体处理的第一电极接触层的局部区域是指第二电极正下方对应区域的第一电极接触层的局部区域，第一电极接触层只有该局部区域经等离子体处理。

所述低折射率介质层可以是sio2、sinx或sion，厚度是inm-1000nm。

所述高光反射金属层可以是ag、au金属单层，也可以是niag、niau、aube或auzn合金，厚度是1nm-1000nm。

所述的第二电极可以是augeni或tiptau，厚度是100nm-3000nm。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图3为本发明的algainpled外延结构的示意图，从下至上依次包括：衬底300，牺牲层301，第二电极接触层205，粗化层204，发光层203，第一电极接触层101。

图4为本发明所述的第一电极的结构示意图，包括第一电极接触层101，经等离子处理的第一电极接触层的局部区域401，低折射率介质层102，高光反射金属层103。其中：本发明所述的第一电极400，与图1所示的常规algainpled芯片的第一电极结构的区别是经等离子体处理的第一电极接触层局部区域401，经等离子体处理的第一电极接触层局部区域401是指第二电极正下方对应区域的第一电极接触层101的局部区域，第一电极接触层101只有该局部区域401经等离子处理，该电极结构的优点同样可以减少第二电极正下方区域的电流注入，减少第二电极对正下方区域发光的遮挡。

图5为本发明所述的芯片结构示意图，与图2所示的常规algainpled芯片结构区别主要体现在区域500和区域200的不同。芯片从下至上依次包括：基板201、键合金属层202、第一电极300、发光层203、粗化层204、第二电极接触层205、第二电极206，第二电极206与第一电极400共同构成反射电极。所述第一电极400包括第一电极接触层101、低折射率介质层102、经等离子体处理的第一电极接触层局部区域401、高光反射金属层103，所述高光反射金属层103与低折射率介质层102接触，第一电极接触层101与所述发光层203接触。区域500包括第二电极接触层205、第二电极206以及第二电极接触层205、第二电极206的正下方的第一电极接触层局部区域401。区域500中第一电极接触层局部区域401经过等离子体处理，因此，区域500比较区域200可减少电流注入，因而图5所示结构可以减少第二电极对正下方区域发光的遮挡。

本发明还提出一种垂直结构led芯片的制备方法，包括以下步骤：

(1)在衬底300上依次外延生长牺牲层301、第二电极接触层205、粗化层204、发光层203、第一电极接触层101；

(2)制备第一电极：

a.在第一电极接触层101上制备低折射率介质层102，所述低折射率介质层102的厚度为1nm-1000nm；

b.利用光刻图形化方法，采用第一电极/第二电极对准光刻方法，结合湿法腐蚀或干法刻蚀工艺，去除第二电极正下方对应区域低折射率介质层401，利用反应离子刻蚀rie设备对裸露出来的第一电极接触层401表面进行等离子体处理；

c.在步骤b基础上利用电子束蒸发设备蒸镀高光反射金属层103，所述高光反射金属层103可以为1nm-1000nm厚度的niag。

(3)制备键合金属层202、与基板201键合(基板201可以为si、gan或sic)、去除衬底300、去除牺牲层301、裸露出第二电极接触层205；与基板201键合是指将芯片转移到基板201上；

(4)制备第二电极：在第二电极接触层205上利用电子束蒸发设备蒸镀第二电极206，通过金属剥离或湿法腐蚀方法完成第二电极制备，所述第二电极206可以为100nm-3000nm厚度的第二电极augeni；

(5)粗化腐蚀粗化层204；

(6)根据实际要求尺寸腐蚀芯片切割道；

(7)制备钝化膜；

(8)切割芯片，完成芯片制备。

其中，所述步骤(2)和步骤(4)中第一电极和第二电极共同构成反射电极。

其中，所述步骤(4)、(5)、(6)、(7)顺序可根据实际需求调整。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。