LED芯片及LED芯片中金属叠层结构确定方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是一种led芯片及led芯片中金属叠层结构确定方法。

背景技术：

1、随着led芯片性能要求的提高，目前主流大功率led芯片通常采用通孔工艺（n面通孔或p面通孔）进行制备。芯片结构中，为实现不同的目的往往需要形成多层金属层，如配置金属连接层实现各通孔之间的电性连接、配置反射金属层提高led芯片的出光效率、配置电流扩展层增强芯片内部电流的横向扩展等。当这些金属层在纵向方向上出现重叠，就需要配置金属层-介电材料层-金属层这种叠层结构，通过中间的介电材料层隔离上下的金属层。

2、一般来说，传统的金属层-介电材料层-金属层这种叠层结构中，除必要连接通孔外的其他区域都整体相连，即上层金属层和下层金属层在纵向方向上大面积重合，芯片制造过程中三层结构中任何一层出现缺陷，如污染、针孔等，都极易导致上下两层金属层导通的情况出现，从而导致led芯片漏电，尤其在大尺寸led芯片中，由于各层结构的面积较大，会导致失效风险成倍增加。

技术实现思路

1、为了克服以上不足，本发明提供了一种led芯片及led芯片中金属叠层结构确定方法，有效降低金属层-介电材料层-金属层的叠层结构带来的芯片失效风险。

2、本发明提供的技术方案为：

3、一方面，本发明提供了一种led芯片，包括一金属叠层结构，在金属叠层区域从下至上依次包括：下层金属层、介电材料层及上层金属层，所述上层金属层和下层金属层之间通过所述介电材料层相互绝缘，且在预设的同一垂直位置上，所述上层金属层和下层金属层的至少一层中配置有镂空结构；所述led芯片包括两个电极，所述上层金属层或下层金属层电性连接至其中一个电极，或所述上层金属层和下层金属层分别电性连接至两个电极。

4、进一步优选地，led芯片包括；

5、生长衬底；

6、于所述生长衬底表面形成的半导体多层结构，包括依次堆叠的n型半导体层、发光层及p型半导体层，且表面划分为发光区域和电极区域；

7、于所述半导体多层结构表面形成的反射金属层；

8、于所述电极区域形成的贯穿至n型半导体层的n型电极通孔；

9、于所述发光区域的半导体多层结构表面形成延伸至n型电极通孔侧壁的第一介电材料层，部分第一介电材料层中配置有连通至所述反射金属层的p型电极通孔；

10、于配置有p型电极通孔的第一介电材料层表面形成的p型连接金属层，通过p型电极通孔导电连接至反射金属层；

11、通过没有形成p型电极通孔的第一介电材料层表面连接n型电极通孔形成的n型连接金属层，及

12、于n型连接金属层和p型连接金属层表面形成的钝化层，及形成于所述钝化层表面、通过钝化层中开设的第一通孔连接至n型连接金属层的n型焊盘和连接至p型连接金属层的p型焊盘；

13、在垂直方向上，同时包括所述反射金属层、第一介电材料层及n型连接金属层的金属叠层区域形成金属叠层结构。

14、进一步优选地，led芯片包括；

15、支撑衬底，表面包括发光区域和焊盘区域，其中，

16、所述发光区域表面设置有：

17、通过邦定金属层邦定于所述支撑衬底表面的半导体发光结构，包括依次堆叠于所述支撑衬底表面的p型半导体层、发光层及n型半导体层；

18、于所述支撑衬底和半导体发光结构之间配置的电流扩展层，其中，所述电流扩展层通过一第二介电材料层配置于所述邦定金属层表面；及

19、填充有导电材料的第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二介电材料层、电流扩展层、p型半导体层及发光层将n型半导体层通过邦定金属层连接至支撑衬底，且所述第二通孔侧壁填充有介电材料；

20、所述焊盘区域表面依次配置有邦定金属层、第二介电材料层、电流扩展层及p电极焊盘；在垂直方向上，同时包括所述邦定金属层、第二介电材料层及电流扩展层的金属叠层区域形成金属叠层结构。

21、另一方面，本发明还提供了一种led芯片中金属叠层结构中镂空结构确定方法，包括：

22、确定led芯片中的金属叠层结构及其对应的金属叠层区域，所述金属叠层区域从下至上依次包括：下层金属层、介电材料层及上层金属层；

23、基于所述金属叠层结构中上层金属层和下层金属层于led芯片中的作用确定待优化金属层；

24、对所述待优化金属层进行至少一次镂空结构的优化设计，每次优化中包括：

25、基于所述待优化金属层的自身结构和预设镂空结构设计规则对所述待优化金属层设计不同组别的镂空结构；同一组别中的不同镂空结构为基于同一结构参数变化的系列结构；

26、基于设计的镂空结构制备led芯片，得到不同组别的测试芯片；同一组别的led芯片除镂空结构之外的其他所有结构参数相同；

27、在同一测试条件下，分别对不同组别的测试芯片的芯片性能进行测试；

28、基于测试结果选定待优化金属层的镂空结构，完成对待优化金属层的一次优化。

29、进一步优选地，基于所述待优化金属层的自身结构和预设镂空结构设计规则对所述待优化金属层设计不同组别的镂空结构中，为均匀形成于所述上层金属层或下层金属层中，或基于一预设位置朝向四周渐进分布。

30、进一步优选地，同一组别中的不同镂空结构为基于同一结构参数变化的系列结构中，结构参数至少包括：单个镂空结构面积、整体镂空结构面积、镂空结构之间的间距及镂空结构的数量。

31、本发明提供的led芯片及led芯片中金属叠层结构确定方法，通过优化金属叠层结构中上层金属层和下层金属层两层金属图形，减小两层金属层在垂直方向重叠的几率，达到降低失效风险的目的。

技术特征：

1.一种led芯片，其特征在于，所述led芯片包括一金属叠层结构，其特征在于，在金属叠层区域从下至上依次包括：下层金属层、介电材料层及上层金属层，所述上层金属层和下层金属层之间通过所述介电材料层相互绝缘，且在预设的同一垂直位置上，所述上层金属层和下层金属层的至少一层中配置有镂空结构；所述led芯片包括两个电极，所述上层金属层或下层金属层电性连接至其中一个电极，或所述上层金属层和下层金属层分别电性连接至两个电极。

2.如权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述金属叠层结构中，仅上层金属层中配置有多个镂空结构，或仅下层金属层中配置有多个镂空结构。

3.如权利要求1所述的led芯片，其特征在于，

4.如权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述上层金属层和/或下层金属层中配置有多个镂空结构，且镂空结构之外的上层金属层和/或下层金属层为一整体结构。

5.如权利要求1所述的led芯片，其特征在于，所述镂空结构均匀形成于所述上层金属层或下层金属层中；或基于一预设位置朝向四周渐进分布。

6.如权利要求1-5任意一项所述的led芯片，其特征在于，所述led芯片包括：

7.如权利要求1-5任意一项所述的led芯片，其特征在于，所述led芯片包括：支撑衬底，表面包括发光区域和焊盘区域，其中，

8.一种led芯片中金属叠层结构确定方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的led芯片中金属叠层结构确定方法，其特征在于，基于所述待优化金属层的自身结构和预设镂空结构设计规则对所述待优化金属层设计不同组别的镂空结构中，所述镂空结构均匀形成于所述上层金属层或下层金属层中；或基于一预设位置朝向四周渐进分布。

10.如权利要求8或9所述的led芯片中金属叠层结构确定方法，其特征在于，所述同一组别中的不同镂空结构为基于同一结构参数变化的系列结构中，结构参数至少包括：单个镂空结构面积、整体镂空结构面积、镂空结构之间的间距及镂空结构的数量。

技术总结
本发明提供了一种LED芯片及LED芯片中金属叠层结构确定方法，其中，金属叠层结构在金属叠层区域从下至上依次包括：下层金属层、介电材料层及上层金属层，上层金属层和下层金属层之间通过介电材料层相互绝缘，且在预设的同一垂直位置上，上层金属层和下层金属层的至少一层中配置有镂空结构；LED芯片包括两个电极，上层金属层或下层金属层电性连接至其中一个电极，或上层金属层和下层金属层分别电性连接至两个电极。通过减小上下两层金属层在垂直方向重叠的几率，极大避免了因下层金属或绝缘层或上层金属加工中的各类缺陷而导致的上下金属导通，造成LED漏电的情况。

技术研发人员：黄涛
受保护的技术使用者：晶能光电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24