一种LED外延片、外延生长方法及LED芯片与流程

一种led外延片、外延生长方法及led芯片
技术领域
1.本发明涉及led技术领域，特别涉及一种led外延片、外延生长方法及led芯片。


背景技术：

2.发光二极管作为一种半导体发光器件，其发光原理是p区空穴和n区电子复合释放光子，直接将电能转化为光能，它集材料环保，寿命长，发光效率高的优点于一体，在照明光源市场规模逐年增加，未来将逐步取代白炽灯等能耗高的光源。
3.传统的发光二极管中通常包括p/n电极，p电极和n电极的结构一致，多为多层不同厚度金属堆叠而成，包含cr层，al层，ti层，pt层，au层，其中cr层和al层化学性质较活泼，在一定条件下容易发生化学反应，出现金属迁移，而金属迁移会造成漏电甚至电极脱落，严重影响发光二极管的使用。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的是提供一种led外延片、外延生长方法及led芯片，旨在解决现有发光二极管中p/n电极出现金属迁移的问题。
5.根据本发明实施例当中的一种led外延片，包括钝化层和电极外延层，所述钝化层包括第一钝化层和位于所述第一钝化层之上的第二钝化层，其中，至少存在部分所述电极外延层沉积于所述第一钝化层上，且所述电极外延层的外围被所述第二钝化层包裹。
6.优选地，所述led外延片还包括蓝宝石衬底、n型氮化镓外延层、多量子阱层、p型氮化镓外延层、电流扩展层，所述电极外延层包括p电极和n电极；
7.所述n型氮化镓外延层、所述多量子阱层、所述p型氮化镓外延层、所述电流扩展层、所述第一钝化层、所述电极外延层、所述第二钝化层依次外延生长在所述蓝宝石衬底上，其中，所述p电极与所述p型氮化镓外延层连接，所述n电极与所述n型氮化镓外延层连接。
8.优选地，所述第一钝化层和所述第二钝化层均为二氧化硅层，所述第一钝化层和所述第二钝化层的总厚度在500埃至5000埃。
9.优选地，所述电流扩展层为铟锡氧化物层，所述电流扩展层的厚度为600埃至3000埃。
10.根据本发明实施例当中的一种led外延片的外延生长方法，用于制备上述的led外延片，所述外延生长方法包括：
11.在生长电极外延层时，控制所述电极外延层部分沉积于第一钝化层上；
12.控制第二钝化层将所述电极外延层的外围进行包裹。
13.优选地，所述外延生长方法还包括：
14.提供一生长所需的蓝宝石衬底；
15.在所述蓝宝石衬底上依次外延生长n型氮化镓外延层、多量子阱层、p型氮化镓外延层、电流扩展层、第一钝化层、电极外延层、第二钝化层；
16.其中，所述电极外延层包括p电极和n电极，所述p电极与所述p型氮化镓外延层连接，所述n电极与所述n型氮化镓外延层连接。
17.优选地，所述在所述蓝宝石衬底上依次外延生长n型氮化镓外延层、多量子阱层、p型氮化镓外延层、电流扩展层、第一钝化层、电极外延层、第二钝化层的步骤具体包括：
18.在所述p型氮化镓外延层上，向所述蓝宝石衬底方向进行蚀刻，露出部分n型氮化镓外延层；
19.在所述p型氮化镓外延层上生长所述电流扩展层，并在所述电流扩展层上开孔；
20.在所述电流扩展层、所述p型氮化镓外延层、所述多量子阱层和所述n型氮化镓外延层表面沉积所述第一钝化层，且分别将沉积于所述电流扩展层上方的所述第一钝化层和沉积于所述n型氮化镓外延层上方的所述第一钝化层开孔；
21.在所述p型氮化镓外延层上生长所述p电极，在所述n型氮化镓外延层上生长所述n电极；
22.在所述电极外延层上生长所述第二钝化层，且将沉积于所述电极外延层上方的所述第二钝化层开孔。
23.优选地，沉积于所述电流扩展层上方的所述第一钝化层的孔位位于所述电流扩展层的孔位的正上方，且沉积于所述电流扩展层上方的所述第一钝化层的开孔孔径大于所述电流扩展层的开孔孔径。
24.优选地，所述第一钝化层和所述第二钝化层采用等离子增强化学气相沉积工艺进行生长。
25.根据本发明实施例当中的一种led芯片，包括上述的led外延片。
26.本发明提出的一种led外延片、外延生长方法及led芯片的有益效果为：通过在第一钝化层上沉积电极外延层，再将第二钝化层沉积于电极外延层外围，将电极外延层包裹，其中，从电极结构分析，电极外延层底部外环部分为金属迁移最严重区域，主要通过第一钝化层进行保护，而第二钝化层主要保护的是电极外延层的外侧，通过第一钝化层和第二钝化层将电极外延层完全包裹，从而达到防止金属迁移的目的。
附图说明
27.图1为本发明实施例一当中的led外延片的结构示意图；
28.图2为本发明实施例二当中的led外延片的外延生长方法的流程图。
29.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
30.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
31.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.传统的电极外延层采用pvd蒸镀的方式生长，会在底层图形的基础上进行若干电极外延层子层的堆叠，需要说明的是，存在某个电极外延层子层为活跃金属层，例如ai层等，当该活跃金属层与电流扩展层接触时，接触区域在一定条件下，例如负压条件等，极易出现金属迁移造成漏电甚至电极脱落的情况。
34.结合以下实施例能够更好的说明如何解决上述金属迁移的问题。
35.实施例一
36.请参阅图1，所示为本发明实施例一中的led外延片，包括蓝宝石衬底1，n型氮化镓外延层2，多量子阱层3，p型氮化镓外延层4，电流扩展层5，第一钝化层6，电极外延层，第二钝化层9，其中：
37.n型氮化镓外延层2、多量子阱层3、p型氮化镓外延层4、电流扩展层5、第一钝化层6、电极外延层、第二钝化层9依次外延生长在蓝宝石衬底1上，其中，电极外延层包括p电极7和n电极8。
38.具体的，电流扩展层5位于p型氮化镓外延层4之上，且开设有通孔，目的是为了让p型氮化镓外延层4裸露，位于电流扩展层5之上的第一钝化层6同样开设有通孔，分别位于电流扩展层5孔位之上和n型氮化镓外延层2之上，需要说明的是，位于p型氮化镓外延层4之上的电流扩展层5孔径小于第一钝化层6孔径，即p型氮化镓外延层4、电流扩展层5和第一钝化层6呈阶梯状分部，同样的，位于n型氮化镓外延层2之上第一钝化层6开设通孔的目的是为了使n型氮化镓外延层2裸露，可以理解的，第一钝化层6中未开设通孔的部分将电流扩展层5、p型氮化镓外延层4、n型氮化镓外延层2和多量子阱层3覆盖。
39.在本实施例当中，p电极7沉积于p型氮化镓外延层4、电流扩展层5和第一钝化层6之上，n电极8沉积于n型氮化镓外延层2和第一钝化层6之上，n电极8通过通孔与第n型氮化镓2相连，p电极7通过通孔与p型氮化镓4相连。
40.进一步的，第二钝化层9沉积于第一钝化层6之上，且分别将p电极7和n电极8的外侧包裹，需要说明的是，第一钝化层6和所述第二钝化层9的材料均为二氧化硅，电流扩展层5的材料为铟锡氧化物，示例而非限定，在本实施例一些较佳实施例当中，第一钝化层6和第二钝化层9的总厚度为500至5000埃，例如为1000埃、1500埃、2000埃等；电流扩展层5的厚度在600至3000埃，例如为600埃、1100埃、1600埃等。
41.实施例二
42.请参阅图2，所示为本发明实施例二提出的一种led外延片的外延生长方法，用于制备上述实施例一当中的led外延片，所述方法具体包括步骤s201至步骤s208，其中：
43.步骤s201，提供一生长所需的蓝宝石衬底。
44.步骤s202，生长n型氮化镓外延层。
45.步骤s203，生长多量子阱层。
46.步骤s204，生长p型氮化镓外延层。
47.在本实施例当中，通过金属有机化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上依次生长n型
氮化镓外延层，多量子阱层及p型氮化镓外延层，具体的，当p型氮化镓外延层沉积于多量子阱层上之后，在p型氮化镓外延层的部分区域向蓝宝石衬底方向进行蚀刻，该蚀刻方式为等离子体干法刻蚀，需要经过正胶涂覆，曝光，显影，电感耦合的工艺，最后去胶漏出部分n型氮化镓外延层。
48.步骤s205，生长电流扩展层。
49.采用磁控溅射工艺继续生长电流扩展层，当电流扩展层成形后，经过正胶涂覆，曝光，显影，湿法hcl腐蚀，去胶得到只位于p型氮化镓外延层上方的电流扩展层，同时，在该电流扩展层上开孔，使p型氮化镓外延层部分裸露。
50.步骤s206，生长第一钝化层。
51.需要说明的是，通过等离子增强化学气相沉积工艺生长第一钝化层，当第一钝化层成形后，经过正胶涂覆，曝光，显影，湿法boe腐蚀，去胶得到位于p型氮化镓外延层和n型氮化镓外延层上方开孔的第一钝化层，其中，位于p型氮化镓外延层上方的第一钝化层的开孔孔径大于电流扩展层的开孔孔径。
52.可以理解的，第一钝化层中的非开孔区域沉积于电流扩展层、p型氮化镓外延层、n型氮化镓外延层和多量子阱层之上。
53.步骤s207，生长电极外延层。
54.具体的，生长电极外延层后，经过负胶涂覆，曝光，显影，蒸镀，剥离得到分别位于p型氮化镓外延层和n型氮化镓外延层上的电极外延层，位于p型氮化镓外延层上的电极外延层为p电极，位于n型氮化镓外延层上的电极外延层为n电极，p电极通过通孔与p型氮化镓外延层相连，n电极通过通孔与第n型氮化镓外延层相连。
55.需要说明的是，电极外延层在生长的过程中，p电极依次沉积于p型氮化镓外延层、电流扩展层、第一钝化层上，n电极依次沉积于n型氮化镓外延层、第一钝化层上，可以理解的，电极外延层在与p/n型氮化镓外延层连接的同时，电极外延层中的活跃金属层应沉积于第一钝化层上，避免了与电流扩展层的接触，对电极底部外环部分进行了有效的保护。
56.步骤s208，生长第二钝化层。
57.具体的，通过等离子增强化学气相沉积工艺生长第二钝化层后，经过涂胶，曝光，显影，刻蚀，去胶得到分别在p/n电极上开孔的第二钝化层，需要说明的是，第二钝化层将p/n电极的外侧进行包裹，对p/n电极的外侧进行了保护。
58.本发明提出的一种led外延片、外延生长方法及led芯片，通过在第一钝化层上沉积电极外延层，再将第二钝化层沉积于电极外延层外围，将电极外延层包裹，其中，从电极结构分析，电极外延层底部外环部分为金属迁移最严重区域，主要通过第一钝化层进行保护，而第二钝化层主要保护的是电极外延层的外侧，通过第一钝化层和第二钝化层将电极外延层完全包裹，从而达到防止金属迁移的目的。
59.实施例三
60.本发明实施例三提供一种led芯片，包括上述实施例一当中的led外延片，所述led外延片可由上述实施例二当中的led外延片的外延生长方法外延生长得到。
61.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。