一种高亮度LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种高亮度led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、目前，现有的led芯片一般采用ito透明导电层和ag反射镜层组成的复合膜层来提高光的反射率，进而提高led芯片的亮度。但是，ito透明导电层不可避免地会吸收一部分光；ag反射镜层又无法覆盖所有的反射面，如mesa侧壁、iso侧壁等，不能将所有光反射至led芯片的出光面射出；光从量子阱层发出并经过不同膜层时会产生不同程度的全反射效应，也会导致光无法全部从led芯片的出光面发出……这些因素的存在，导致了现有的led芯片出光效率低，进而削弱了led芯片的亮度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种高亮度led芯片及其制备方法，通过在外延层的四周设置延伸至衬底的第一沟槽，可以避免浪费外延层的发光面积，通过在第一沟槽、ito透明导电层和第二沟槽的表面设置增反膜层，可以有效提高光的反射效率，从而有效提高led芯片的亮度。

2、本发明提供了一种高亮度led芯片，包括衬底和设置在所述衬底上的外延层，所述外延层的四周成型有第一沟槽，所述外延层的中心区域成型有第二沟槽；所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的n型gan层、量子阱层和p型gan层，所述第一沟槽从所述p型gan层延伸至所述衬底，所述第二沟槽从所述p型gan层延伸至所述n型gan层内；

3、所述p型gan层上设置有ito透明导电层，沿着所述第一沟槽、所述ito透明导电层和所述第二沟槽的表面设置增反膜层，所述增反膜层上嵌设有ag反射镜层，所述ag反射镜层位于所述ito透明导电层上方，所述ag反射镜层穿过所述增反膜层与所述ito透明导电层相接；

4、沿着所述增反膜层和所述ag反射镜层的表面设置有第一钝化层，所述第一钝化层上设置有金属导电层，所述金属导电层包括位于n型区域的n型金属导电部和位于p型区域的p型金属导电部，所述n型金属导电部填平所述第二沟槽的上方区域，所述n型金属导电部穿过所述第一钝化层和所述增反膜层，所述n型金属导电部与所述n型gan层相接；所述p型金属导电部穿过所述第一钝化层与所述ag反射镜层相接。

5、具体的，所述第一沟槽露出的衬底区域为iso台面，所述第一沟槽露出的外延层区域为iso侧壁；所述第二沟槽露出的n型gan层区域为mesa台面，所述第二沟槽露出的外延层区域为mesa侧壁；

6、所述iso侧壁与所述衬底的夹角范围为40°～50°，所述mesa侧壁与所述n型gan层的夹角范围为40°～50°。

7、具体的，所述增反膜层由sio2单层、ti3o5单层、sio2-ti3o5叠层中的一种或多种组成；所述增反膜层的厚度为4000埃*n，n为自然数，n大于0。

8、具体的，所述ag反射镜层包括ag底层和设置在所述ag底层上的表层，所述ag底层与所述ito透明导电层、以及所述增反膜层相接，所述ag底层的厚度范围为1000埃～3000埃；

9、所述表层为叠层结构，所述叠层结构由ti层、w层、ni层、pt层中的一种或多种组成。

10、具体的，所述ag反射镜层为agniwniw叠层结构、或agtinitini叠层结构、或agtipttipt叠层结构。

11、具体的，所述第一钝化层和所述金属导电层的表面上设置有第二钝化层，所述第二钝化层填平所述第一钝化层和所述金属导电层的表面；

12、所述第二钝化层上设置有焊盘金属层，所述焊盘金属层包括位于n型区域的n型焊盘和位于p型区域的p型焊盘，所述n型焊盘穿过所述第二钝化层与所述n型金属导电部相接，所述p型焊盘穿过所述第二钝化层与所述p型金属导电部相接。

13、本发明还提供了一种高亮度led芯片的制备方法，包括以下步骤：

14、s1、在衬底上依次生长n型gan层、量子阱层和p型gan层，形成外延层；

15、s2、在所述外延层的四周刻蚀形成第一沟槽，在所述外延层的中心区域刻蚀形成第二沟槽；所述第一沟槽从所述p型gan层延伸至所述衬底，所述第二沟槽从所述p型gan层延伸至所述n型gan层内；

16、s3、在所述外延层的非刻蚀区域形成ito透明导电层，沿着所述第一沟槽、所述ito透明导电层和所述第二沟槽的表面形成增反膜层；

17、s4、在所述ito透明导电层上方的增反膜层刻蚀形成第一凹槽，在所述第一凹槽的底部刻蚀形成若干圆孔，所述若干圆孔暴露出所述ito透明导电层；

18、s5、在所述第一凹槽和所述若干圆孔中形成ag反射镜层，所述ag反射镜层填平所述第一凹槽和所述若干圆孔；

19、s6、沿着所述增反膜层和所述ag反射镜层的表面形成第一钝化层，从所述第二沟槽上方的第一钝化层往下刻蚀至所述n型gan层，形成n型孔；在p型区域的第一钝化层中刻蚀形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露出所述ag反射镜层；

20、s7、在n型区域的第一钝化层上形成n型金属导电部，在p型区域的第一钝化层上形成p型金属导电部；所述n型金属导电部填平所述第二沟槽的上方区域，所述n型金属导电部填满所述n型孔；所述p型金属导电部填满所述第二凹槽。

21、具体的，所述第一凹槽下的增反膜层的厚度为4000埃*m，m为1或2。

22、具体的，所述若干圆孔阵列分布，所述若干圆孔中每个圆孔的直径范围为10μm～20μm，所述若干圆孔的总面积占所述ito透明导电层面积的40％～60％。

23、具体的，所述n型孔的纵截面为倒梯形结构，所述倒梯形结构的侧边与所述n型gan层的夹角范围为40°～60°。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、本发明在外延层的四周设置延伸至衬底的第一沟槽，可以避免形成类似第二沟槽这样的底部台面结构，从而避免浪费外延层的发光面积，有利于提高led芯片的亮度；通过在第一沟槽、ito透明导电层和第二沟槽的表面设置增反膜层，增反膜层在第一沟槽中发挥单一的增强反射作用，增反膜层和ag反射镜层形成第一复合反射膜层结构，增反膜层和n型金属导电部形成第二复合反射膜层结构，可以大幅度提高光的反射效率，从而有效提高led芯片的亮度。

技术特征：

1.一种高亮度led芯片，其特征在于，包括衬底和设置在所述衬底上的外延层，所述外延层的四周成型有第一沟槽，所述外延层的中心区域成型有第二沟槽；所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的n型gan层、量子阱层和p型gan层，所述第一沟槽从所述p型gan层延伸至所述衬底，所述第二沟槽从所述p型gan层延伸至所述n型gan层内；

2.如权利要求1所述的高亮度led芯片，其特征在于，所述第一沟槽露出的衬底区域为iso台面，所述第一沟槽露出的外延层区域为iso侧壁；所述第二沟槽露出的n型gan层区域为mesa台面，所述第二沟槽露出的外延层区域为mesa侧壁；

3.如权利要求1所述的高亮度led芯片，其特征在于，所述增反膜层由sio2单层、ti3o5单层、sio2-ti3o5叠层中的一种或多种组成；所述增反膜层的厚度为4000埃*n，n为自然数，n大于0。

4.如权利要求1所述的高亮度led芯片，其特征在于，所述ag反射镜层包括ag底层和设置在所述ag底层上的表层，所述ag底层与所述ito透明导电层、以及所述增反膜层相接，所述ag底层的厚度范围为1000埃～3000埃；

5.如权利要求4所述的高亮度led芯片，其特征在于，所述ag反射镜层为agniwniw叠层结构、或agtinitini叠层结构、或agtipttipt叠层结构。

6.如权利要求1所述的高亮度led芯片，其特征在于，所述第一钝化层和所述金属导电层的表面上设置有第二钝化层，所述第二钝化层填平所述第一钝化层和所述金属导电层的表面；

7.一种如权利要求1所述的高亮度led芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的高亮度led芯片的制备方法，其特征在于，所述第一凹槽下的增反膜层的厚度为4000埃*m，m为1或2。

9.如权利要求7所述的高亮度led芯片的制备方法，其特征在于，所述若干圆孔阵列分布，所述若干圆孔中每个圆孔的直径范围为10μm～20μm，所述若干圆孔的总面积占所述ito透明导电层面积的40％～60％。

10.如权利要求7所述的高亮度led芯片的制备方法，其特征在于，所述n型孔的纵截面为倒梯形结构，所述倒梯形结构的侧边与所述n型gan层的夹角范围为40°～60°。

技术总结本发明公开了一种高亮度LED芯片及其制备方法，涉及半导体技术领域，外延层的四周成型有第一沟槽，中心区域成型有第二沟槽；第一沟槽延伸至衬底，第二沟槽延伸至N型GaN层内；P型GaN层上设置有ITO透明导电层，沿着第一沟槽、ITO透明导电层和第二沟槽的表面设置增反膜层，增反膜层上嵌设有Ag反射镜层；沿着增反膜层和Ag反射镜层的表面设置有第一钝化层，第一钝化层上设置有金属导电层，N型金属导电部与N型GaN层相接；P型金属导电部与Ag反射镜层相接。本发明通过设置第一沟槽，可以避免浪费外延层的发光面积，通过设置增反膜层，可以有效提高光的反射效率，从而有效提高LED芯片的亮度。技术研发人员：范凯平,卢淑欣,陈慧秋,张春慧受保护的技术使用者：佛山市国星半导体技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2