一种改性金锡电极、LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种改性金锡电极、led芯片及其制备方法。

背景技术：

随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用也越来越广泛，人们越来越关注led在照明市场的发展前景。led芯片，作为led灯的核心组件，其功能就是把电能转化为光能，具体的，包括外延片和分别设置在外延片上的n型电极和p型电极。所述外延片包括p型半导体层、n型半导体层以及位于所述n型半导体层和p型半导体层之间的有源层，当有电流通过led芯片时，p型半导体中的空穴和n型半导体中的电子会向有源层移动，并在所述有源层复合，使得led芯片发光。

目前，led芯片的n型电极和p型电极大多采用金锡电极，即通过金锡合金直接与作为电流扩展层的金单质接触；随着led芯片工作时间的推移，其工作电流势必会产生的一定的温度，尤其是大功率led芯片，极易产生金锡合金与金单质进一步互熔的现象；然而，由于金锡合金的导电率远小于金单质的导电率(其中，金锡合金的导电率为6.1*10²s/m，金的导电率为4.5*10⁷s/m)，作为电流扩展层的金势必会被消耗殆尽，因此造成其工作电压不断升高，最终将导致led芯片失效。同时，通过金锡合金直接与作为电流扩展层的金单质接触制作金锡电极，其化学稳定性差，极易与外界的酸碱反应。此外，将金锡电极作为n型电极和p型电极直接与led芯片的外延片接触，极易脱落，影响产品的使用寿命。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种改性金锡电极、led芯片及其制备方法，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改性金锡电极、led芯片及其制备方法，以解决现有技术中因led芯片的金锡电极所带来的工作电压升高、稳定性差及使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性金锡电极，包括：

电流扩展层；

在所述电流扩展层表面依次堆叠的稳压层和金锡合金层；所述稳压层用于稳定所述电流扩展层的电压，且所述稳压层的组成材料分别与所述电流扩展层的组成材料、金锡合金层的组成材料固态共融。

优选地，所述稳压层的组成材料的熔点均高于所述电流扩展层的组成材料的熔点、及金锡合金层的组成材料的熔点。

优选地，所述电流扩展层包括au金属单质。

优选地，所述稳压层包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种。

本发明还提供了改性金锡电极的制备方法，包括如下步骤:

步骤01、提供一电流扩展层；

步骤02、在所述电流扩展层表面依次堆叠生长稳压层和金锡合金层；所述稳压层用于稳定所述电流扩展层的电压，且所述稳压层的组成材料分别与所述电流扩展层的组成材料、金锡合金层的组成材料固态共融。

优选地，所述稳压层的组成材料的熔点均高于所述电流扩展层的组成材料的熔点、及金锡合金层的组成材料的熔点。

优选地，所述电流扩展层包括au金属单质。

优选地，所述稳压层包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种。

本发明还提供了一种led芯片，包括：

衬底；

设置于所述衬底表面的外延叠层，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠的n型半导体层、有源区以及p型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的n型半导体层，形成第一通道，且所述第一通道将所述外延叠层分割形成第一台面和第二台面；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；

透明导电层，其层叠于所述第二台面的表面；

第一扩展电极，其设置于所述第一通道内，并远离所述第一通道的内壁；

第二扩展电极，其层叠于所述透明导电层的表面；

绝缘保护层，其覆盖所述外延叠层；所述绝缘保护层具有至少一第二通道和至少一第三通道，所述第二通道延伸至所述第二扩展电极的表面，所述第三通道延伸至所述第一扩展电极的表面；

采用前述的改性金锡电极作为n型电极，其层叠于所述绝缘保护层，且所述n型电极的电流扩展层覆盖所述第三通道并与所述第一扩展电极形成电连接；

采用前述的改性金锡电极作为p型电极，其层叠于所述绝缘保护层，且所述p型电极的电流扩展层覆盖所述第二通道并与所述第二扩展电极形成电连接。

优选地，所述外延叠层具有至少一衬底裸露部，其自所述p型半导体层经所述有源区和所述n型半导体层延伸至所述衬底，其中所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底。

优选地，所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；且所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周。

本发明还提供了一种led芯片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(a)、提供一衬底；

(b)、层叠一外延叠层于所述衬底表面，所述外延叠层包括沿第一方向依次堆叠n型半导体层、有源区以及p型半导体层，所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述外延叠层；

(c)、将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的n型半导体层，形成第一通道，且所述第一通道将所述外延叠层分割形成第一台面和第二台面；

(d)、在所述第一通道内生长第一扩展电极，且所述第一扩展电极远离所述第一通道的内壁；

(e)、层叠一透明导电层于所述第二台面的表面；

(f)、层叠一第二扩展电极于所述第二台面的表面；

(g)、生长一绝缘保护层，其覆盖所述外延叠层；所述绝缘保护层具有至少一第二通道和至少一第三通道，所述第二通道延伸至所述第二扩展电极的表面，所述第三通道延伸至所述第一扩展电极的表面；

(h)、采用前述的改性金锡电极的制备方法制作改性金锡电极作为n型电极，其层叠于所述绝缘保护层，且所述n型电极的电流扩展层覆盖所述第三通道并与所述第一扩展电极形成电连接；

(i)、采用前述的改性金锡电极的制备方法制作改性金锡电极作为p型电极，其层叠于所述绝缘保护层，且所述p型电极的电流扩展层覆盖所述第二通道并与所述第二扩展电极形成电连接。

优选地，其中，所述步骤(b)中包括：将所述外延叠层层叠于所述衬底的局部区域或刻蚀部分所述外延叠层，以形成一衬底裸露部；

则，所述步骤(g)还包括：生长一绝缘保护层，其覆盖所述外延叠层且以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底；所述绝缘保护层具有至少一第二通道和至少一第三通道，所述第二通道延伸至所述第二扩展电极的表面，所述第三通道延伸至所述第一扩展电极的表面。

优选地，其中，所述步骤(b)中包括：将所述外延叠层层叠于所述衬底的局部区域或刻蚀部分所述外延叠层，以形成一衬底裸露部，且所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；

则，所述步骤(g)还包括：生长一绝缘保护层，其覆盖所述外延叠层且以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周；所述绝缘保护层具有至少一第二通道和至少一第三通道，所述第二通道延伸至所述第二扩展电极的表面，所述第三通道延伸至所述第一扩展电极的表面。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的改性金锡电极，通过在所述电流扩展层表面依次堆叠的稳压层和金锡合金层；所述稳压层用于稳定所述电流扩展层的电压。同时，所述稳压层的组成材料分别与所述电流扩展层的组成材料、金锡合金层的组成材料固态共融，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响，进而延长led芯片的使用寿命。

其次，通过设置所述稳压层的组成材料的熔点均高于所述电流扩展层的组成材料的熔点及金锡合金层的组成材料的熔点；能进一步解决因金锡合金与金单质互熔而产生的工作电压升高的问题。

再次，所述电流扩展层包括au金属单质，所述稳压层包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种，通过上述材料的使用，由于其熔点高、原子质量较大且化学稳定性好，不易与外界环境中的酸碱反应，不仅能更好地防止金锡合金层与金单质的互熔问题，同时还可提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层剥离。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，通过将其n型电极和p型电极采用上述的改性金锡电极，并结合芯片内部的扩展电极(含第一扩展电极和第二扩展电极)及绝缘保护层的设计，使n型电极层叠于所述绝缘保护层，并覆盖所述第三通道与所述第一扩展电极形成电连接；使p型电极层叠于所述绝缘保护层，并覆盖所述第二通道与所述第二扩展电极形成电连接。在保障led芯片内量子效率的同时，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响；并提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层剥离，进而延长led芯片的使用寿命。

然后，通过将透明导电层设置于第二扩展电极层与外延叠层之间，能进一步提高led芯片的导电性和透光性。

最后，通过设置所述外延叠层具有至少一衬底裸露部，其自所述p型半导体层经所述有源区和所述n型半导体层延伸至所述衬底，其中所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底；优选地，所述衬底裸露部环绕所述外延叠层的四周；且所述绝缘保护层以被保持在所述衬底裸露部的方式层叠于所述衬底，并环绕所述外延叠层的四周。能进一步加固所述n型电极、p型电极与外延叠层的位置关系，从而更好地防止电极与外延叠层脱落。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片的制备方法，其工艺制作简单便捷，且在保障led芯片内量子效率的同时，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响；并提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层剥离，进而延长led芯片的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的改性金锡电极的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的led芯片的结构示意图；

图3.1至图3.7为本发明实施例所提供的led芯片的制备方法步骤所对应的结构示意图；

图中符号说明：1、改性金锡电极，1-1、电流扩展层，1-2、稳压层，1-3、金锡合金层，2、衬底，2-1、衬底裸露部，3、外延叠层，3-1、n型半导体层，3-2、有源区，3-3、p型半导体层，4、第一通道，5、第一台面，6、第二台面，7、透明导电层，8、第一扩展电极，9、第二扩展电极，10、绝缘保护层，10-1、第二通道，10-2、第三通道，11、n型电极，12、p型电极。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清晰，下面结合附图对本发明的内容作进一步说明。本发明不局限于该具体实施例。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。

如图1所示，一种改性金锡电极1，包括：

电流扩展层1-1；

在电流扩展层1-1表面依次堆叠的稳压层1-2和金锡合金层1-3；稳压层1-2用于稳定电流扩展层1-1的电压，且稳压层1-2的组成材料分别与电流扩展层1-1的组成材料、金锡合金层1-3的组成材料固态共融。

稳压层1-2的组成材料的熔点均高于电流扩展层1-1的组成材料的熔点、及金锡合金层1-3的组成材料的熔点。

电流扩展层1-1包括au金属单质。

稳压层1-2包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种。

本实施例还提供了改性金锡电极的制备方法，包括如下步骤:

步骤01、提供一电流扩展层1-1；

步骤02、在所述电流扩展层1-1表面依次堆叠生长稳压层1-2和金锡合金层1-3；所述稳压层1-2用于稳定所述电流扩展层1-1的电压，且所述稳压层1-2的组成材料分别与所述电流扩展层1-1的组成材料、金锡合金层1-3的组成材料固态共融。

所述稳压层1-2的组成材料的熔点均高于所述电流扩展层1-1的组成材料的熔点、及金锡合金层1-3的组成材料的熔点。

所述电流扩展层1-1包括au金属单质。

所述稳压层1-2包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种。

如图2所示，本实施例还提供了一种led芯片，包括：

衬底2；

设置于衬底2表面的外延叠层3，外延叠层3包括沿第一方向依次堆叠的n型半导体层3-1、有源区3-2以及p型半导体层3-3，且外延叠层3的局部区域蚀刻至部分的n型半导体层3-1，形成第一通道4，且第一通道4将外延叠层3分割形成第一台面5和第二台面6；第一方向垂直于衬底2，并由衬底2指向外延叠层3；

透明导电层7，其层叠于第二台面6的表面；

第一扩展电极8，其设置于第一通道4内，并远离第一通道4的内壁；

第二扩展电极9，其层叠于透明导电层7的表面；

绝缘保护层10，其覆盖外延叠层3；绝缘保护层10具有至少一第二通道10-1和至少一第三通道10-2，第二通道10-1延伸至第二扩展电极9的表面，第三通道10-2延伸至第一扩展电极8的表面；

采用前述的改性金锡电极作为n型电极11，其层叠于绝缘保护层10，且所述n型电极11的电流扩展层1-1覆盖第三通道10-2并与第一扩展电极8形成电连接；

采用前述的改性金锡电极作为p型电极12，其层叠于绝缘保护层10，且所述p型电极12的电流扩展层1-1覆盖第二通道10-1并与第二扩展电极9形成电连接。

外延叠层3具有至少一衬底裸露部2-1，其自p型半导体层3-3经有源区3-2和n型半导体层3-1延伸至衬底2，其中绝缘保护层10以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2。

衬底裸露部2-1环绕外延叠层3的四周；且绝缘保护层10以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2，并环绕外延叠层3的四周。

如图3.1至3.7所示，本实施例还提供了一种led芯片的制备方法，制备方法包括如下步骤：

(a)、提供一衬底2；

(b)、层叠一外延叠层3于衬底2表面，外延叠层3包括沿第一方向依次堆叠n型半导体层3-1、有源区3-2以及p型半导体层3-3，第一方向垂直于衬底2，并由衬底2指向外延叠层3；

(c)、将外延叠层3的局部区域蚀刻至部分的n型半导体层3-1，形成第一通道4，且第一通道4将外延叠层3分割形成第一台面5和第二台面6；

(d)、在第一通道4内生长第一扩展电极8，且第一扩展电极8远离第一通道4的内壁；

(e)、层叠一透明导电层7于第二台面6的表面；

(f)、层叠一第二扩展电极9于第二台面6的表面；

(g)、生长一绝缘保护层10，其覆盖外延叠层3；绝缘保护层10具有至少一第二通道10-1和至少一第三通道10-2，第二通道10-1延伸至第二扩展电极9的表面，第三通道10-2延伸至第一扩展电极8的表面；

(h)、采用前述的改性金锡电极的制备方法制作改性金锡电极作为n型电极11，其层叠于绝缘保护层10，且所述n型电极11的电流扩展层1-1覆盖第三通道10-2并与第一扩展电极8形成电连接；

(i)、采用前述的改性金锡电极的制备方法制作改性金锡电极作为p型电极12，其层叠于绝缘保护层10，且所述p型电极12的电流扩展层1-1覆盖第二通道10-1并与第二扩展电极9形成电连接。

其中，步骤(b)中还包括：将外延叠层3层叠于衬底2的局部区域或刻蚀部分外延叠层3，以形成一衬底裸露部2-1；

则，步骤(g)还包括：生长一绝缘保护层10，其覆盖外延叠层3且以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2；绝缘保护层10具有至少一第二通道10-1和至少一第三通道10-2，第二通道10-1延伸至第二扩展电极9的表面，第三通道10-2延伸至第一扩展电极8的表面。

其中，步骤(b)中还包括：将外延叠层3层叠于衬底2的局部区域或刻蚀部分外延叠层3，以形成一衬底裸露部2-1，且衬底裸露部2-1环绕外延叠层3的四周；

则，步骤(g)还包括：生长一绝缘保护层10，其覆盖外延叠层3且以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2，并环绕外延叠层3的四周；绝缘保护层10具有第二通道10-1和第三通道10-2，第二通道10-1延伸至第二扩展电极9的表面，第三通道10-2延伸至第一扩展电极8的表面。

在上述技术方案的基础上，在本申请的其他实施例中，第二通道和第三通道的个数可以是多个，只要满足前述的范围和要求，并参照上述实施例进行适应性改变即可，本申请在此不做穷举。

经由上述的技术方案可知，本实施例提供的改性金锡电极1，通过在电流扩展层1-1表面依次堆叠的稳压层1-2和金锡合金层1-3；稳压层1-2用于稳定电流扩展层1-1的电压。同时，稳压层1-2的组成材料分别与电流扩展层1-1的组成材料、金锡合金层1-3的组成材料固态共融，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响，进而延长led芯片的使用寿命。

其次，通过设置稳压层1-2的组成材料的熔点均高于电流扩展层1-1的组成材料的熔点及金锡合金层1-3的组成材料的熔点；能进一步解决因金锡合金与金单质互熔而产生的工作电压升高的问题。

再次，电流扩展层1-1包括au金属单质，稳压层1-2包括但不限于zr金属、ru金属、pd金属的一种或多种，通过上述材料的使用，由于其熔点高、原子质量较大且化学稳定性好，不易与外界环境中的酸碱反应，不仅能更好地防止金锡合金层1-3与金单质的互熔问题，同时还可提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层3剥离。

经由上述的技术方案可知，本实施例提供的led芯片，通过将其n型电极11和p型电极12采用上述的改性金锡电极1，并结合芯片内部的扩展电极(含第一扩展电极8和第二扩展电极9)及绝缘保护层10的设计，使n型电极11层叠于绝缘保护层10，并覆盖第三通道10-2与第一扩展电极8形成电连接；使p型电极12层叠于绝缘保护层10，并覆盖第二通道10-1与第二扩展电极9形成电连接。在保障led芯片内量子效率的同时，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响；并提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层3剥离，进而延长led芯片的使用寿命。

然后，通过将透明导电层7设置于第二扩展电极9层与外延叠层3之间，能进一步提高led芯片的导电性和透光性。

最后，通过设置外延叠层3具有至少一衬底裸露部2-1，其自p型半导体层3-3经有源区3-2和n型半导体层3-1延伸至衬底2，其中绝缘保护层10以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2；优选地，衬底裸露部2-1环绕外延叠层3的四周；且绝缘保护层10以被保持在衬底裸露部2-1的方式层叠于衬底2，并环绕外延叠层3的四周。能进一步加固n型电极11、p型电极12与外延叠层3的位置关系，从而更好地防止电极与外延叠层3脱落。

经由上述的技术方案可知，本实施例提供的led芯片的制备方法，其工艺制作简单便捷，且在保障led芯片内量子效率的同时，能减少金锡电极对led芯片工作电压的影响；并提高电极的粘附性，防止电极与外延叠层3剥离，进而延长led芯片的使用寿命。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。