一种微型发光二极管外延片及其制作方法与流程

本发明属于半导体器件制作，更为具体地说，涉及一种微型发光二极管外延片及其制作方法。

背景技术：

1、随着技术发展，作为半导体发光二极管(light emitt i ng di ode，以下简称led)在显示上的一个重要应用，小间距显示逐渐走向成熟。led芯片，其功能就是把电能转化为光能，具体的，led芯片外延结构至少包括依次层叠的n型半导体层、有源区及p型半导体层，为提升电流扩展效果，还会在外延结构的表面设置透明导电层。但传统的小间距显示由于像素间距的影响以及分立器件的固有缺陷，依然存在显示视距不足、摩尔纹等现象，为满足人们不断追求显示效果的需求，以及进一步扩展应用领域，小间距显示在往更小点间距发展的道路上不断前进，这就意味着芯片的尺寸不断减小。

2、随着led芯片尺寸缩小，透明导电层与外延结构的接触面积也逐渐缩小，且目前在半导体加工领域制作透明导电层采用单层镀膜方式形成，易造成透明导电层致密性不足或透明导电层外延结构的欧姆接触不良，导致局部热量散不出去，从而产生较大的热效应致使透明导电层区域击穿，即esd(静电释放e l ectro-stat ic d i scharge)能力较弱，进而使芯片的可靠性降低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种微型发光二极管外延片及其制作方法，以解决现有技术中透明导电层致密性不足或透明导电层与外延结构的欧姆接触不良，导致局部热量散不出去，从而产生较大的热效应致使透明导电层区域击穿，即esd能力较弱，进而使芯片的可靠性降低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种微型发光二极管外延片的制造方法，包括：

4、提供衬底；

5、在所述衬底上依次生长外延结构及复合透明导电膜，所述外延结构包括沿生长方向依次层叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；

6、其中，生长所述复合透明导电膜包括：在反应腔室内，采用射频结合直流的溅射方式在所述第二型半导体层的表面依次制备低阻欧姆接触层、缓冲层、电流传导层以及功能层，且所述电流传导层为周期性结构，每个周期均包括沿生长方向依次层叠的第一透明导电层、纳米金属层和第二透明导电层。

7、优选地，制备所述低阻欧姆接触层、缓冲层及电流传导层，采用的射频与直流的功率比值为rf/dc>2:1；

8、制备所述功能层，采用的射频与直流的功率比值为rf/dc<1:3。

9、优选地，所述第一透明导电层的射频与直流的功率比值小于所述第二透明导电层的射频与直流的功率比值。

10、优选地，所述低阻欧姆接触层的射频功率取值范围不大于150w，所述低阻姆接触层的直流功率取值范围为不大于50w。

11、优选地，所述低阻欧姆接触层、缓冲层、第一透明导电层及第二透明导电层的光线透过率均大于80％；所述纳米金属层的光线透过率大于70％；所述功能层的光线透过率大于85％。

12、优选地，所述低阻欧姆接触层、缓冲层、第一透明导电层、第二透明导电层及功能层的电阻率取值范围不大于1.0*10-2ωcm；所述纳米金属层的电阻率取值范围不大于10-6ωcm。

13、优选地，低阻欧姆接触层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h1，纳米金属层总厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h2，功能层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h3，则，h1：h2：h3的比例范围为3:0.1:80至18:5:95。

14、优选地，所述电流传导层中的每个周期的所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间具有粗化界面，所述纳米金属层为不连续的薄膜并扩散至所述粗化界面的凹槽，所述纳米金属层被所述第一透明导电层和所述第二透明导电层所包覆；

15、其中，所述纳米金属层由金属材料层经高温退火再结晶所形成，使纳米金属层增加40％以上的表面能，所述金属材料层的总厚度取值范围为0nm-5nm，不包括端点值。

16、优选地，其特征在于：所述第一型半导体层和所述第二型半导体层中之一者为n型半导体层，另一者为p型半导体层。

17、一种微型发光二极管外延片，采用上述任意一项所述的微型发光二极管外延片的制作方法制作而成，所述微型发光二极管外延片包括：

18、衬底；

19、依次层叠在所述衬底上的外延结构及复合透明导电膜，所述外延结构包括沿第一方向依次层叠的第一型半导体层、有源区以及第二型半导体层；

20、其中，所述复合透明导电膜包括沿所述第一方向依次层叠的低阻欧姆接触层、缓冲层、电流传导层以及功能层，且所述电流传导层为周期性结构，每个周期均包括沿所述第一方向依次层叠的第一透明导电层、纳米金属层和第二透明导电层，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结构。

21、优选地，所述低阻欧姆接触层、缓冲层、第一透明导电层、第二透明导电层及功能层的电阻率取值范围不大于1.0*10-2ωcm；所述纳米金属层的电阻率取值范围不大于10-6ωcm。

22、优选地，低阻欧姆接触层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h1，纳米金属层总厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h2，功能层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h3，则，h1：h2：h3的比例范围为3:0.1:80至18:5:95。

23、经由上述的技术方案，从而达到如下效果：

24、本发明所提供的微型发光二极管外延片的制作方法，一方面，生长复合透明导电膜包括：在反应腔室内，采用射频结合直流的溅射方式在第二型半导体层的表面依次制备低阻欧姆接触层、缓冲层、电流传导层以及功能层，可提高复合透明导电膜的致密性及复合透明导电膜与第二型半导体层的欧姆接触，进而提高复合透明导电膜的esd能力，避免现有在半导体加工领域制作透明导电层采用单层镀膜方式形成，造成透明导电层致密性不足或透明导电层与外延结构的欧姆接触不良，导致局部热量散不出去，从而产生较大的热效应致使透明导电层区域击穿的问题；且电流传导层为周期性结构，可提高复合透明导电膜的导电能力；每个周期均包括依次层叠的第一透明导电层、纳米金属层和第二透明导电层，可提高电流传导层的传导能力；同时，设置低阻欧姆接触层可降低复合透明导电膜与第二型半导体层的接触电阻，设置缓冲层可以使岛状形式生长的纳米金属层在很薄的厚度达到很低的电阻，且缓冲层结合电流传导层的周期性结构可提升载流子浓度，以提升电流扩展效果及降低传导电阻，便于功能层形成高透过率膜层；结合低阻欧姆接触层、缓冲层、电流传导层以及功能层以实现制备低电阻率、高透过率和高稳定性的复合透明导电膜的目的。

25、另一方面，制备低阻欧姆接触层、缓冲层及电流传导层，采用的射频与直流的功率比值为rf/dc>2:1，可提升反应腔室内等离子浓度，进一步提高复合透明导电膜的光线透过率，且较高的射频功率可降低电子累积在靶材表面造成的尖端放电，进一步提高复合透明导电膜可靠性；

26、制备功能层，采用的射频与直流的功率比值为rf/dc<1:3，功能层通过较高的直流功率提升e强度(电场强度)，以提升功能层的沉积速率，进而提高复合透明导电膜的致密性及光线透过率。

27、进一步，设置第一透明导电层的射频与直流的功率比值小于第二透明导电层的射频与直流的功率比值，第一透明导电层采用的射频与直流的功率比值较小可形成晶格较小之非晶态薄膜，更有利于后续纳米金属层形成低电阻率、高透过率膜层。

28、进一步，设置低阻姆接触层的射频功率取值范围不大于150w，低阻姆接触层的直流功率取值范围为不大于50w，采用低功率沉积低阻姆接触层，以使沉积速率较低，可形成非晶态薄膜，形成与第二型半导体层功函数接近之薄膜以形成良好欧姆接触，且功率较低可降低电子累积在靶材表面造成的尖端放电以降低对第二型半导体层损伤，进而降低复合透明导电膜与第二型半导体层之间的接触电阻，提高复合透明导电膜的esd能力。

29、进一步，低阻欧姆接触层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h1，纳米金属层总厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h2，功能层厚度占复合透明导电膜总厚度的占比为h3，则，h1：h2：h3的比例范围为3:0.1:80至18:5:95，设置各层的厚度占比不仅增强复合透明导电膜的电流传导能力，还可匹配低功率形成的低阻欧姆接触层，进而改善复合透明导电膜的esd能力，且通过调整低阻欧姆接触层、纳米金属层及功能层的厚度占比，以达到调整复合透明导电膜电阻率、光线透过率的目的。

30、进一步，电流传导层中的每个周期的第一透明导电层和第二透明导电层之间具有粗化界面，纳米金属层为不连续的薄膜并扩散至粗化界面的凹槽，纳米金属层被第一透明导电层和第二透明导电层所包覆；其中，纳米金属层由金属材料层经高温退火再结晶所形成，使纳米金属层增加40％以上的表面能，金属材料层的总厚度取值范围为0nm-5nm，不包括端点值，电流传导层可构成一个镶嵌式结构，通过控制金属材料层的厚度范围使很薄的金属材料层经高温退火后形成纳米金属层，而第一透明导电层与第二透明导电层之间具有粗化界面，可让纳米金属层扩散至粗化界面的凹槽，以使纳米金属层在电流传导层中进行横向电流扩展，可降低电阻提升电流传导层的传导能力；第一透明导电层与第二透明导电层还可避免纳米金属层的金属离子扩散至pn结造成漏电，而影响复合透明导电膜的可靠性及导电能力。

31、本发明所提供的微型发光二极管外延片，通过使用前述的微型发光二极管外延片的制作方法制作而成，可提高复合透明导电膜的致密性及复合透明导电膜与第二型半导体层的欧姆接触，进而提高复合透明导电膜的esd能力，避免造成透明导电层致密性不足或透明导电层与外延结构的欧姆接触不良，导致局部热量散不出去，从而产生较大的热效应致使透明导电层区域击穿的问题。