專(zhuān)利名稱(chēng)：一種led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電芯片制造領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)90年代末，在半導(dǎo)體器件照明時(shí)代的初期，居室照明主要是鎢白熾燈，緊湊型熒光燈由于高效率正被積極推廣。多數(shù)工作環(huán)境使用熒光燈，街道照明則以鈉燈為主。 然而，高亮度可見(jiàn)光發(fā)光二極管(light-emitting diode, LED)已經(jīng)有很大的應(yīng)用，以它為基礎(chǔ)的固體照明正在迅猛發(fā)展，即將引起照明歷史的又一次革命。盡管這種發(fā)展態(tài)勢(shì)勢(shì)如破竹，但是發(fā)光二極管效率普遍不是很高，其中主要問(wèn)題是LED芯片光提取效率不高。采用反射鏡和增加電流密度的方式能有效地改善LED芯片提取效率，而銀作為自然界反射率最高的金屬，一般用來(lái)制成反射鏡來(lái)提高LED的出光效率，但是銀作為一種最易發(fā)生遷移，且遷移速率最高的金屬，在LED工作過(guò)程中會(huì)沿芯片側(cè)面產(chǎn)生漏電通道，極大的影響LED的穩(wěn)定性。目前，為了防止銀的擴(kuò)散和電遷移，一般將銀制成的反射鏡層刻蝕成小圖形，并采用金、鉬、鎳、鉻、鎢、鎢鈦合金中的一種或組合制成阻擋層沉積在其表面上，但阻擋效果依舊不好，在芯片邊緣，銀仍然很容易擴(kuò)散或產(chǎn)生電遷移現(xiàn)象，導(dǎo)致芯片失效，且工藝復(fù)雜，成本較高。而對(duì)于垂直LED芯片來(lái)說(shuō)，雖然可以通過(guò)采用電流阻擋層來(lái)增加電流密度提高出光，但是需要額外一次光刻來(lái)實(shí)現(xiàn)圖形，增加了工藝復(fù)雜性，提高了制造成本。針對(duì)以上問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)一種新的結(jié)構(gòu)法，不僅提高LED出光效率，而且能防止銀在芯片邊緣擴(kuò)散和降低電遷移現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種LED芯片，防止反射鏡層中的銀擴(kuò)散和電遷移現(xiàn)象，提聞芯片可罪性。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種LED芯片，至少包括外延層，所述外延層包括N型層、位于所述N型層上的發(fā)光層、及位于所述發(fā)光層上的P型層；金屬功能層，所述金屬功能層位于所述P型層上；銀遷移阻擋層，所述銀遷移阻擋層位于所述P型層上，且位于所述金屬功能層外圍。進(jìn)一步的，所述金屬功能層包含有依次形成于P型層表面的P型接觸層、反射鏡層或P型接觸層、反射鏡層和防擴(kuò)散層。進(jìn)一步的，位于外延層相反的金屬功能層和銀遷移阻擋層的表面依次形成有第一鍵合層和第二鍵合層，位于第二鍵合層表面形成有基板，位于所述基板表面形成有P型焊盤(pán)，位于所述N型層表面制作有N型焊盤(pán)；在所述P型層表面正對(duì)于所述N型焊盤(pán)部位形成有貫穿金屬功能層的電流阻擋層。優(yōu)選的，所述N型層為表面粗化的N型層。[0012]優(yōu)選的，所述銀遷移阻擋層使用的材料為絕緣材料。優(yōu)選的，所述絕緣材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦中的
一種或組合。優(yōu)選的，所述銀遷移阻擋層的厚度為lOOnm-lOOOOnm。優(yōu)選的，所述反射鏡層的厚度為50nm-500nm。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸等于LED芯片邊框尺寸。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸為200μπι-20_。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸等于反射鏡層邊框尺寸。 進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸為200μπι-20_。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸等于LED芯片邊框尺寸，其內(nèi)框尺寸等于反射鏡層邊框尺寸。優(yōu)選的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸和內(nèi)框尺寸差為5μπι-200μπι。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層外框和內(nèi)框形狀為正方形、長(zhǎng)方形、圓形、或多邊形中的一種或組合。由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，與現(xiàn)有的通過(guò)在銀反射鏡層上采用貴金屬沉積形成阻擋層的工藝相比，本實(shí)用新型公開(kāi)的LED芯片，利用金屬功能層外圍的銀遷移阻擋層，防止其擴(kuò)散和發(fā)生電遷移，提高了 LED芯片可靠性。并且，與現(xiàn)有的通過(guò)額外光刻形成電流阻擋層的工藝相比，本實(shí)用新型公開(kāi)的LED芯片，對(duì)于垂直結(jié)構(gòu)，電流阻擋層可以與銀遷移阻擋層同步形成，不僅能提高出光效率，且工藝簡(jiǎn)化，降低了成本。

圖I是本實(shí)用新型另一種LED芯片的制作方法流程；圖2a_2m是圖I之制作方法；圖3是圖2e之俯視圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。其次，本實(shí)用新型利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本實(shí)用新型實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型所提供的一種LED芯片制作方法流程為S200:提供一襯底，在所述襯底的表面上形成外延層，所述外延層由下至上依次沉積包含有N型層、發(fā)光層和P型層；S201 :在所述P型層上沉積絕緣材料，通過(guò)刻蝕絕緣材料形成銀遷移阻擋層和電流阻擋層，在所述銀遷移阻擋層和電流阻擋層之間形成窗口，每個(gè)窗口底部暴露出P型層；S202 :在所述每個(gè)窗口形成金屬功能層。下面以圖I所示的方法流程為例，結(jié)合附圖2a至2m以及圖3，對(duì)另一種LED芯片的制作工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。S200:提供一襯底，在所述襯底的表面上形成外延層，所述外延層由下至上依次沉積包含有N型層、發(fā)光層和P型層。參見(jiàn)圖2a，提供一襯底500，在所述襯底500上生長(zhǎng)外延層508，所述襯底500為藍(lán)寶石襯底，所述外延層508由下至上依次包含生長(zhǎng)的N型層502、發(fā)光層504和P型層506。S201 :在所述P型層上沉積絕緣材料，通過(guò)刻蝕絕緣材料形成銀遷移阻擋層和電·流阻擋層，在所述銀遷移阻擋層和電流阻擋層之間形成窗口，每個(gè)窗口底部暴露出P型層。首先，參見(jiàn)圖2b，在所述P型層506表面可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、蒸發(fā)或者濺射工藝形成絕緣材料512，優(yōu)選的，采用PECVD形成絕緣材料512。所述絕緣材料512的厚度為100nm-10000nm，優(yōu)選的，所述絕緣材料512的厚度為500nm。所述絕緣材料512為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦中的一種或組合。其次，參見(jiàn)圖2c，采用光刻工藝形成圖案化的絕緣材料512，然后，采用BOE腐蝕圖案化的絕緣材料512，在所述P型層506表面上同步形成銀遷移阻擋層514a和電流阻擋層514b，在所述的銀遷移阻擋層514a和電流阻擋層514b之間形成窗口 516，每個(gè)窗口 516底部暴露出所述P型層506。S202 :在所述每個(gè)窗口形成金屬功能層。參見(jiàn)圖2d，首先，在每個(gè)窗口 516中采用電子束蒸發(fā)工藝在所述P型層506表面上依次沉積包含有P型接觸層520和反射鏡層522的金屬功能層518 ;為了更好的防止銀擴(kuò)散或電遷移現(xiàn)象的發(fā)生，還可以在反射鏡層522上采用電子束蒸發(fā)工藝沉積防擴(kuò)散層524，形成包含有P型接觸層520、反射鏡層522和防擴(kuò)散層524的金屬功能層518。其次，在氮?dú)?N2)氛圍中進(jìn)行高溫快速退火，所述高溫為500°C，退火時(shí)間為20min。接著，剝離掉所述銀遷移阻擋層514a和所述電流阻擋層514b表面上分別形成P型接觸層520、反射鏡層522和防擴(kuò)散層524的金屬材料。所述P型接觸層520使用的材料為鎳，優(yōu)選的，所述P型接觸層520的厚度為0. 5nm ;所述反射鏡層522使用的材料為銀，所述反射鏡層的厚度為50nm-500nm，優(yōu)選的，所述反射鏡層522的厚度為200nm ;所述防擴(kuò)散層524使用的材料為鉬，優(yōu)選的，所述防擴(kuò)散層524的厚度為300nm。參見(jiàn)圖3，圖3為圖2d的俯視圖。由于反射鏡層外圍同步形成了銀遷移阻擋層514a和電流阻擋層514b，因此不僅能防止所述反射鏡層發(fā)生擴(kuò)散和電遷移現(xiàn)象，而且通過(guò)電流阻擋層還能獲得較高的電流密度，提高發(fā)光效率，且工藝簡(jiǎn)單。并且，所述銀遷移阻擋層位于反射鏡層的外圍，為了防止所述反射鏡層發(fā)生擴(kuò)散和電遷移現(xiàn)象，因此，決定了所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸d2等于反射鏡層邊框尺寸。優(yōu)選的，所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸d2是200ym-20mm。并且，所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框形狀為正方形、長(zhǎng)方形、圓形、或多邊形中的一種或組合，其內(nèi)框形狀隨需要制作的反射鏡層的形狀而隨之改變。其中，在形成所述窗口 516之后，形成金屬功能層518之前，還可以先對(duì)外延層508進(jìn)行清洗，這樣能更好的形成優(yōu)良的P型歐姆接觸，優(yōu)選的，采用沸騰王水煮外延層108，再?zèng)_水20min。當(dāng)然，形成所述金屬功能層之后，還可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)加工，以滿足LED芯片的工藝要求，包括如下步驟S203 :在所述銀遷移阻擋層、電流阻擋層和金屬功能層的表面形成第一鍵合層。參見(jiàn)圖2e，在所述銀遷移阻擋層514a、電流阻擋層514b和金屬功能層518的表面采用蒸發(fā)或者濺射工藝沉積金屬，形成第一鍵合層526，所述第一鍵合層526使用的材料為金，所述第一鍵合層526的厚度為I. 5 μ m。S204 :提供一基板，在所述基板的一面形成第二鍵合層，另一面形成P型焊盤(pán)。參見(jiàn)圖2f，提供一基板528，所述基板528為基板硅，在所述基板528的一面采用蒸發(fā)工藝形成厚度為I. 5 μ m的第二鍵合層530，在所述基板528的另一邊采用蒸發(fā)工藝形成厚度為I. 5 μ m的P型焊盤(pán)532，所述P型焊盤(pán)532使用的材料為金錫合金。 S205 :將第一鍵合層與第二鍵合層進(jìn)行鍵合,剝離襯底。首先，參見(jiàn)圖2g，將外延層508上的第一鍵合層526和基板528上的第二鍵合層530鍵合在一起，所述鍵合的溫度為300°C、鍵合的壓力為5T，鍵合的時(shí)間為5min，使第一鍵合層和第二鍵合層通過(guò)固相擴(kuò)散鍵合在一起，這樣能使基板起到支撐和散熱作用。然后，參見(jiàn)圖2h，通過(guò)激光剝離所述襯底500，并將N型層朝上。S206 :在所述的N型層表面制作N焊盤(pán)。參見(jiàn)圖2i，先對(duì)所述N型層502的表面進(jìn)行圖案化的粗化處理，接著，參見(jiàn)圖2j，刻蝕所述外延層508以形成切割窗口 536，通過(guò)所述切割窗口 536以實(shí)現(xiàn)芯片的獨(dú)立化，所述切割窗口 536內(nèi)暴露出銀遷移阻擋層514a，然后，參見(jiàn)圖2k，采用PECVD技術(shù)在暴露出的芯片表面沉積厚度為I μ m的鈍化膜538，并采用光刻腐蝕工藝在所述N型層502和所述鈍化膜538上刻蝕出焊盤(pán)圖形凹槽540，接著，參見(jiàn)圖21，在所述焊盤(pán)圖形凹槽540中采用剝離方式(lift-off)制作材料為鉻鋁合金(Cr/Al) N型焊盤(pán)542。S207 :制成 LED 芯片。參見(jiàn)圖2m，采用金剛石刀沿所述切割窗口 536將芯片逐粒分割開(kāi)來(lái)，形成LED芯片，所述LED芯片為垂直結(jié)構(gòu)LED芯片。所述銀遷移阻擋層的外框尺寸dl等于形成的LED芯片邊框尺寸。優(yōu)選的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸dl為200 μ m-20mm。進(jìn)一步的，所述銀遷移阻擋層的外框尺寸dl和內(nèi)框尺寸d2差為5 μ m-200 μ m,即所述銀遷移阻擋層框?qū)挒? μ m-200 μ m。其中所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框形狀為正方形、長(zhǎng)方形、圓形、或多邊形中的一種或組合，其外框形狀隨需要制作的LED芯片的形狀而隨之改變。為此，基于上述LED芯片的制作方法，本實(shí)用新型還提供了一種LED芯片，至少包括外延層508，所述外延層508包括N型層502、位于所述N型層502上的發(fā)光層504、及位于所述發(fā)光層504上的P型層506 ;金屬功能層518，所述金屬功能層518位于所述P型層506上；銀遷移阻擋層514a，所述銀遷移阻擋層514a位于所述P型層506上，且位于所述金屬功能層518外圍。。進(jìn)一步的，在所述P型層506上形成的金屬功能層518由下至上依次包括有P型接觸層520、和反射鏡層522，或P型接觸層520、反射鏡層522和防擴(kuò)散層524。進(jìn)一步的，所述外延層表面有鈍化膜538和N型焊盤(pán)542。[0061]進(jìn)一步的，所述電流阻擋層514b為在所述P型層506表面正對(duì)于所述N型焊盤(pán)542部位形成貫穿金屬功能層118的電流阻擋層。進(jìn)一步的，與所述外延層508相反的金屬功能層518、銀遷移阻擋層514a和電流阻擋層514b的表面上依次有第一鍵合層526、第二鍵合層530、基板528和P型焊盤(pán)532。優(yōu)選的，所述N型層表面為表面粗化的N型層，這樣能夠增加光的溢出概率，提高出光效率。為此，位于外延層相反的金屬功能層和銀遷移阻擋層的表面依次形成有第一鍵合層和第二鍵合層，位于第二鍵合層表面形成有基板，位于所述基板表面形成有P型焊盤(pán)，位于所述N型層表面制作有N型焊盤(pán)；在所述P型層表面正對(duì)于所述N型焊盤(pán)部位形成有貫穿金屬功能層的電流阻擋層，形成了垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片。本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定權(quán)利要求，任何本·領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，如絕緣介質(zhì)膜的材料和制作方法，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種LED芯片，其特征在于，至少包括 外延層，所述外延層包括N型層、位于所述N型層上的發(fā)光層、及位于所述發(fā)光層上的P型層； 金屬功能層，所述金屬功能層位于所述P型層上； 銀遷移阻擋層，所述銀遷移阻擋層位于所述P型層上，且位于所述金屬功能層外圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于所述金屬功能層包含有依次形成于P型層表面的P型接觸層、反射鏡層或P型接觸層、反射鏡層和防擴(kuò)散層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2中任一項(xiàng)所述的LED芯片，其特征在于位于外延層相反的金屬功能層和銀遷移阻擋層的表面依次形成有第一鍵合層和第二鍵合層，位于第二鍵合層表面形成有基板，位于所述基板表面形成有P型焊盤(pán)，位于所述N型層表面制作有N型焊盤(pán)；在所述P型層表面正對(duì)于所述N型焊盤(pán)部位形成有貫穿金屬功能層的電流阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的LED芯片，其特征在于所述N型層為表面粗化的N型層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層使用的材料為絕緣材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于所述絕緣材料為二氧化硅、氮化硅、氮氧娃、氧化招、氮化招、氧化鈦中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的厚度為lOOnm-lOOOOnm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED芯片，其特征在于所述反射鏡層的厚度為50nm-500nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的外框尺寸等于LED芯片邊框尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的外框尺寸為200 μ m-20mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸等于反射鏡層邊框尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的內(nèi)框尺寸為200 μm_20mm。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的外框尺寸等于LED芯片邊框尺寸，其內(nèi)框尺寸等于反射鏡層邊框尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層的外框尺寸和內(nèi)框尺寸差為5 μ m-200 μ m。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于所述銀遷移阻擋層外框和內(nèi)框形狀為正方形、長(zhǎng)方形、圓形、或多邊形中的一種或組合。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提出一種LED芯片，至少包括外延層，所述外延層包括N型層、位于所述N型層上的發(fā)光層、及位于所述發(fā)光層上的P型層；金屬功能層，所述金屬功能層位于所述P型層上；銀遷移阻擋層，所述銀遷移阻擋層位于所述P型層上，且位于所述金屬功能層外圍。本實(shí)用新型提供的LED芯片，可以解決反射鏡層的擴(kuò)散和電遷移，改善LED的可靠性。
文檔編號(hào)H01L33/14GK202712249SQ20122019958
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者張昊翔, 封飛飛, 金豫浙, 萬(wàn)遠(yuǎn)濤, 高耀輝, 李東昇, 江忠永 申請(qǐng)人:杭州士蘭明芯科技有限公司