CN108511569B - 一种led芯片及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED芯片及制作方法，该LED芯片通过不同的结构设计使LED芯片结构的中间区域为低反射区域，而周边区域为高反射区域，进而使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片周边区域，进而明显增大了微LED芯片的发光角，以此改善由单个微LED芯片拼接带来的拼接区域亮度偏低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，更具体地说，尤其涉及一种LED芯片及制作方法。
背景技术
液晶显示面板(Liquid Crystal Display，简称LCD)具有重量轻、厚度薄、易于驱动和不含有害射线等优点，广泛应用于电视、笔记本电脑、移动电话等现代信息设备上。但是，由于LCD显示面板自身不发光，因此，需要通过耦合外部光源实现显示，导致LCD显示装置较厚。
为了适应显示面板轻薄化的发展趋势，在LCD之后出现了有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)显示面板，其具备自发光、不需要背光源、对比度高、厚度薄、响应速度快和可用于挠曲性面板等特性。
随着显示面板技术的不断发展，现有市场上出现了一种新型的显示面板-微发光二极管(Mini LED)显示面板，其也属于主动发光器件，且相较于OLED显示面板，其响应速度更快、使用温度范围更宽、光源利用率更高、寿命更长且成本更低，这些优势使得微LED显示面板成为未来显示面板的主流。
但是，由于微LED显示面板的技术尚不成熟，目前市场尚未出现可以实现三维显示的微LED显示面板，且由于微LED显示面板表面是有多颗微LED芯片拼接而成的，由于LED芯片为光轴向指向型，光轴方向的光强度明显高于水平方向的光强度，即芯片中间区域亮度明显高于芯片边缘区域，那么当多颗微LED芯片拼接成显示面板时，多颗芯片拼接区域亮度会偏暗，最终影响整块显示面板的显示饱和度和逼真度。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种LED芯片及制作方法，该制作方法增大了单个微LED芯片的发光角，即尽量降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量，增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽；
在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层；
在部分所述第二型半导体层上和所述欧姆接触金属吸收层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层，在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；或在部分所述第二型半导体层上形成所述反射层和在所述反射层上形成所述阻挡层，在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述欧姆接触金属吸收层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极。
优选的，在上述制作方法中，所述在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层包括：
在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层上形成所述欧姆接触金属吸收层，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值。
优选的，在上述制作方法中，所述反射层包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；
其中，所述欧姆接触反射层的材料为Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值。
优选的，在上述制作方法中，所述第一金属电极的材料与所述第二金属电极的材料相同。
本发明还提供了一种LED芯片，采用上述任一项所述的制作方法形成，所述LED芯片包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
贯穿部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层的电极凹槽；
设置在部分所述第二型半导体层上的欧姆接触金属吸收层；
设置在部分所述第二型半导体层上和所述欧姆接触金属吸收层上的反射层和设置在所述反射层上的阻挡层，设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；或设置在部分所述第二型半导体层上的所述反射层和设置在所述反射层上的所述阻挡层，设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层和所述欧姆接触金属吸收层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方贯穿所述绝缘隔离层的第一电极接触孔，贯穿部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层的第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作的第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作的第二金属电极。
本发明还提供了一种LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽；
在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层；
在部分所述第二型半导体层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层；
在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层、所述欧姆接触透明导电层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极。
优选的，在上述制作方法中，所述在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层包括：
在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层上形成所述欧姆接触透明导电层，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值。
优选的，在上述制作方法中，所述反射层包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；
其中，所述欧姆接触反射层的材料为Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值。
优选的，在上述制作方法中，所述第一金属电极的材料与所述第二金属电极的材料相同。
本发明还提供了一种LED芯片，采用上述任一项所述的制作方法形成，所述LED芯片包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
贯穿部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层的电极凹槽；
设置在部分所述第二型半导体层上的欧姆接触透明导电层；
设置在部分所述第二型半导体层上的反射层和设置在所述反射层上的阻挡层；
设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层、所述欧姆接触透明导电层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方贯穿所述绝缘隔离层的第一电极接触孔，贯穿部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层的第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作的第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作的第二金属电极。
通过上述描述可知，本发明提供的一种LED芯片的制作方法通过在部分第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层，再通过在部分第二型半导体层上和欧姆接触金属吸收层上形成反射层，再形成具有反射特性的绝缘隔离层，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片在第一方向上有反射层和绝缘隔离层两次反射，但是LED芯片中间区域具有吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
或在部分第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层，在部分第二型半导体层上形成反射层，再形成具有反射特性的绝缘隔离层，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层和绝缘隔离层两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层一次反射还具有吸收层的吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
或在部分第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层，再在部分第二型半导体层上形成反射层，再形成具有反射特性的绝缘隔离层，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层和绝缘隔离层两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层一次反射，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中单个微LED芯片的发光示意图；
图2为现有技术中由单个微LED芯片组成的显示面板的发光示意图；
图3为本发明实施例提供的单个微LED芯片的发光示意图；
图4为本发明实施例提供的由单个微LED芯片组成的显示面板的发光示意图；
图5为本发明实施例提供的一种LED芯片的制作方法的流程示意图；
图6a-图6i为图5所示的制作方法对应的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种LED芯片的制作方法的流程示意图；
图8为图7所示的制作方法对应的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的又一种LED芯片的制作方法的流程示意图；
图10a-图10f为图9所示的制作方法对应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术中所言，如图1所示，目前微LED芯片为光轴向指向型，光轴方向90°的光强度明显高于水平方向0°和180°的光强度，即芯片中间区域亮度明显高于芯片边缘区域，那么，如图2所示，当多颗微LED芯片拼接成显示面板时，多颗芯片拼接区域亮度会偏暗，最终影响整块显示面板的显示饱和度和逼真度。
为解决上述问题，本发明提供了一种LED芯片及制作方法，如图3所示，该制作方法增大了单个微LED芯片的发光角，即尽量降低单个微LED芯片中间区域(即90°光轴方向)的光萃取量，增加单个微LED芯片周边区域(即0°和180°水平方向)的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，那么，如图4所示，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在本发明实施例一中提供了一种LED芯片的制作方法，参考图5，图5为本发明实施例提供的一种LED芯片的制作方法的流程示意图，所述制作方法包括：
S101：提供一衬底。
具体的，如图6a所示，所述衬底61的材料包括但不限定于Al2O3、SiC、Si、GaN、GaAs或GaP等。
S102：在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。
具体的，如图6b所示，在所述衬底61上首先生长第一型半导体层62，在所述第一型半导体层62背离所述衬底61的一侧生长量子阱发光层63，在所述量子阱发光层63背离所述第一型半导体层62的一侧生长第二型半导体层64。
其中，在本发明实施例中，所述第一型半导体层62包括但不限定于N型半导体层，所述第二型半导体层64包括但不限定于P型半导体层。
S103：刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽。
具体的，如图6c所示，通过干法刻蚀或湿法刻蚀的方式刻蚀去除部分第二型半导体层64以及部分量子阱发光层63，直至暴露出所述第一型半导体层62，形成电极凹槽65。
需要说明的是，选择刻蚀第二型半导体层64以及量子阱发光层63的区域大小根据实际工艺情况而定，在本发明实施例中并不作限定。
并且，在本发明实施例中，包括但不限定于干法刻蚀以及湿法刻蚀两种刻蚀方式，仅仅以举例的形式进行说明。
需要说明的是，在该步骤S103中，还可以刻蚀出单个芯片的轮廓切割道。
S104：在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层。
具体的，如图6d所示，在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层64上形成所述欧姆接触金属吸收层66，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值，可选的，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的20％-60％，包括端点值，或可选的，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的35％。
并且，所述欧姆接触金属吸收层66的材料包括但不限定于Ni或Pt等金属材料或其金属材料的组合，所述欧姆接触金属吸收层66的厚度范围为10埃-500埃，可选的，所述欧姆接触金属吸收层66的厚度范围为20埃-200埃，或可选的，所述欧姆接触金属吸收层66的厚度为50埃。
S105：在部分所述第二型半导体层上和所述欧姆接触金属吸收层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层。
具体的，如图6e所示，在部分所述第二型半导体层64上和所述欧姆接触金属吸收层66上依次形成反射层670和阻挡层680，即所述反射层670也覆盖了所述欧姆接触金属吸收层66。
其中，所述反射层670为多层材料的组合，包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；所述欧姆接触反射层要求具有高反射和优异的结合能力等特性，与第二型半导体层64之间具有良好的欧姆接触。所述阻挡层和所述应力调节层要求具有抗阻挡特性和优异的结合能力等特性，其材料包括但不限定于Ti或W或Ni或Pt等金属材料或金属材料组合。
其中，所述欧姆接触反射层的材料包括但不限定于Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值，可选为800埃-1500埃，包括端点值，更可选为1200埃；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值，可选为1000埃-4000埃，包括端点值，更可选为2000埃。
其中，所述阻挡层680具有抗阻挡特性、优异结合能力、高致密性和优质的电传导性等特性，其材料包括但不限定于Ti或W或Ni或Pt等金属材料或金属材料组合，所述阻挡层的厚度范围为1000埃-7000埃，包括端点值，可选为2000埃-6000埃，包括端点值，更可选为4000埃。
S106：在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层。
具体的，如图6f所示，所述电极扩展材料69为金属材料，具有良好的电传导性，包括但不限定于Au或Al或Cu或Pt或Ti或Cr或其金属材料的组合。
如图6g所示，在所述阻挡层680和所述电极扩展材料69上形成绝缘隔离层700，其中，所述绝缘隔离层700的材料要求具有良好的绝缘特性和反射特性，其材料包括但不限定于SiO2或SiN或TiO2或Ta2O5或MgF，或其任意组合组成的DBR反射膜系。
S107：在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔。
具体的，如图6h所示，所述第一电极接触孔71的尺寸可以与所述电极凹槽65的尺寸相同，也可以不同，所述第二电极接触孔72的尺寸在本发明实施例中并不作限定，可根据具体情况而定。
S108：通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极。
具体的，如图6i所示，所述第一金属电极73和所述第二金属电极74的材料相同，均具有良好的电传导性，其材料包括但不限定于Au或Al或Cu或Pt或Ti或Cr等。
通过上述描述可知，该制作方法通过在部分第二型半导体层64上形成欧姆接触金属吸收层66，再通过在部分第二型半导体层64上和欧姆接触金属吸收层66上形成反射层670，再形成具有反射特性的绝缘隔离层700，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层66设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片在第一方向上有反射层670和绝缘隔离层700两次反射，但是LED芯片中间区域具有吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
基于本发明上述实施例一提供的LED芯片的制作方法，在本发明实施例二中，还提供了一种LED芯片，如图6a-图6i所示，所述LED芯片包括：
衬底61。
设置在所述衬底61上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层62、量子阱发光层63和第二型半导体层64；其中，所述第一方向垂直于所述衬底61，且由所述衬底61指向所述外延层结构。
贯穿部分所述第二型半导体层64和所述量子阱发光层63，直至暴露出所述第一型半导体层61的电极凹槽65。
设置在部分所述第二型半导体层64上的欧姆接触金属吸收层66。
设置在部分所述第二型半导体层64上和所述欧姆接触金属吸收层66上的反射层670和设置在所述反射层670上的阻挡层680。
设置在所述电极凹槽65内的电极扩展材料69，设置在所述阻挡层680和所述电极扩展材料69上的具有反射特性的绝缘隔离层700。
在所述电极凹槽65对应的上方贯穿所述绝缘隔离层700的第一电极接触孔71，贯穿部分所述绝缘隔离层700直至暴露出所述阻挡层680的第二电极接触孔72。
通过所述第一电极接触孔71制作的第一金属电极73，通过所述第二电极接触孔72制作的第二金属电极74。
需要说明的是，本发明实施例二具体原理同实施例一相同，在此不再赘述。
该LED芯片通过在部分第二型半导体层64上设置欧姆接触金属吸收层66，再通过在部分第二型半导体层64上和欧姆接触金属吸收层66上设置反射层670，再设置具有反射特性的绝缘隔离层700，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层66设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片在第一方向上有反射层670和绝缘隔离层700两次反射，但是LED芯片中间区域具有吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
基于本发明上述实施例一提供的LED芯片的制作方法，在本发明实施例三中，还提供了一种LED芯片的制作方法，如图7所示，所述制作方法包括：
S201：提供一衬底。
S202：在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。
S203：刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽。
S204：在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层。
S205：在部分所述第二型半导体层上形成反射层和在所述反射层上形成所述阻挡层。
具体的，如图8所示，所述反射层671不覆盖所述欧姆接触金属吸收层66。
S206：在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述欧姆接触金属吸收层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层。
具体的，如图8所示，所述反射层671不覆盖所述欧姆接触金属吸收层66，所述绝缘隔离层701覆盖所述欧姆接触金属吸收层66。
S207：在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔。
S208：通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极。
需要说明的是，步骤S201、S202、S203、S204、S207和S208与步骤S101、S102、S103、S104、S107和S108的原理相同，且相对应的附图也可以同时示意说明，在此不再赘述。
通过上述描述可知，该制作方法在部分第二型半导体层64上形成欧姆接触金属吸收层66，在部分第二型半导体层64上形成反射层671，再形成具有反射特性的绝缘隔离层701，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层66设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层671和绝缘隔离层701两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层701一次反射且吸收层66还具有吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
基于本发明上述实施例三提供的LED芯片的制作方法，在本发明实施例四中，还提供了一种LED芯片，如图8所示，所述LED芯片包括：
衬底61。
设置在所述衬底61上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层62、量子阱发光层63和第二型半导体层64；其中，所述第一方向垂直于所述衬底61，且由所述衬底61指向所述外延层结构。
贯穿部分所述第二型半导体层64和所述量子阱发光层63，直至暴露出所述第一型半导体层62的电极凹槽。
设置在部分所述第二型半导体层64上的欧姆接触金属吸收层66。
设置在部分所述第二型半导体层64上的反射层671和设置在所述反射层671上的阻挡层681。
设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层681和所述欧姆接触金属吸收层66和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层701。
在所述电极凹槽对应的上方贯穿所述绝缘隔离层701的第一电极接触孔，贯穿部分所述绝缘隔离层701直至暴露出所述阻挡层681的第二电极接触孔。
通过所述第一电极接触孔制作的第一金属电极73，通过所述第二电极接触孔制作的第二金属电极74。
需要说明的是，本发明实施例四具体原理同实施例三相同，在此不再赘述。
该LED芯片在部分第二型半导体层64上形成欧姆接触金属吸收层66，在部分第二型半导体层64上形成反射层671，再形成具有反射特性的绝缘隔离层701，也就是说，若将欧姆接触金属吸收层66设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层671和绝缘隔离层701两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层701一次反射且吸收层66还具有吸收作用，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
基于本发明上述实施例三或实施例一提供的LED芯片的制作方法，在本发明实施例五中，还提供了一种LED芯片的制作方法，如图9所示，所述制作方法包括：
S301：提供一衬底。
具体的，如图6a所示，所述衬底61的材料包括但不限定于Al2O3、SiC、Si、GaN、GaAs或GaP等。
S302：在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构。
具体的，如图6b所示，在所述衬底61上首先生长第一型半导体层，在所述第一型半导体层62背离所述衬底61的一侧生长量子阱发光层63，在所述量子阱发光层63背离所述第一型半导体层62的一侧生长第二型半导体层64。
其中，在本发明实施例中，所述第一型半导体层62包括但不限定于N型半导体层，所述第二型半导体层64包括但不限定于P型半导体层。
S303：刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽。
具体的，如图6c所示，通过干法刻蚀或湿法刻蚀的方式刻蚀去除部分第二型半导体层64以及部分量子阱发光层63，直至暴露出所述第一型半导体层62，形成电极凹槽65。
需要说明的是，选择刻蚀第二型半导体层64以及量子阱发光层63的区域大小根据实际工艺情况而定，在本发明实施例中并不作限定。
并且，在本发明实施例中，包括但不限定于干法刻蚀以及湿法刻蚀两种刻蚀方式，仅仅以举例的形式进行说明。
需要说明的是，在该步骤S903中，还可以刻蚀出单个芯片的轮廓切割道。
S304：在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层。
具体的，如图10a所示，在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层64上形成所述欧姆接触透明导电层101，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值，可选的，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的20％-60％，包括端点值，或可选的，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的35％。
并且，所述欧姆接触透明导电层101的材料包括但不限定于ITO或IZO或IGO等，所述欧姆接触透明导电层101的厚度范围为100埃-2000埃，可选的，所述欧姆接触透明导电层101的厚度范围为300埃-1500埃，或可选的，所述欧姆接触透明导电层101的厚度为1000埃。
S305：在部分所述第二型半导体层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层。
具体的，如图10b所示，在部分所述第二型半导体层64上形成反射层671和在所述反射层671上形成阻挡层681，即所述反射层671不覆盖所述欧姆接触透明导电层101。
其中，所述反射层671为多层材料的组合，包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；所述欧姆接触反射层要求具有高反射和优异的结合能力等特性，与第二型半导体层之间具有良好的欧姆接触。所述阻挡层和所述应力调节层要求具有抗阻挡特性和优异的结合能力等特性，其材料包括但不限定于Ti或W或Ni或Pt等金属材料或金属材料组合。
其中，所述欧姆接触反射层的材料包括但不限定于Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值，可选为800埃-1500埃，包括端点值，更可选为1200埃；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值，可选为1000埃-4000埃，包括端点值，更可选为2000埃。
其中，所述阻挡层681具有抗阻挡特性、优异结合能力、高致密性和优质的电传导性等特性，其材料包括但不限定于Ti或W或Ni或Pt等金属材料或金属材料组合，所述阻挡层681的厚度范围为1000埃-7000埃，包括端点值，可选为2000埃-6000埃，包括端点值，更可选为4000埃。
S306：在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层、所述欧姆接触透明导电层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层。
具体的，如图10c所示，所述电极扩展材料69为金属材料，具有良好的电传导性，包括但不限定于Au或Al或Cu或Pt或Ti或Cr或其金属材料的组合。
如图10d所示，在所述阻挡层681、所述欧姆接触透明导电层101和所述电极扩展材料69上形成绝缘隔离层701，其中，所述绝缘隔离层701的材料要求具有良好的绝缘特性和反射特性，其材料包括但不限定于SiO2或SiN或TiO2或Ta2O5或MgF，或其任意组合组成的DBR反射膜系。
其中，由于所述欧姆接触透明导电层101没有吸收光的功能，因此，所述反射层671一定不能覆盖所述欧姆接触透明导电层101且所述绝缘隔离层701覆盖所述欧姆接触透明导电层101，以使整个LED芯片中间区域为一次反射，周边区域为两次反射。
S307：在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔。
具体的，如图10e所示，所述第一电极接触孔71的尺寸可以与所述电极凹槽的尺寸相同，也可以不同，所述第二电极接触孔72的尺寸在本发明实施例中并不作限定，可根据具体情况而定。
S308：通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极。
具体的，如图10f所示，所述第一金属电极73和所述第二金属电极74的材料相同，均具有良好的电传导性，其材料包括但不限定于Au或Al或Cu或Pt或Ti或Cr等。
通过上述描述可知，该制作方法在部分第二型半导体层64上形成欧姆接触透明导电层101，再在部分第二型半导体层64上形成反射层671，再形成具有反射特性的绝缘隔离层701，也就是说，若将欧姆接触透明导电层101设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层671和绝缘隔离层701两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层701一次反射，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
基于本发明上述实施例五提供的LED芯片的制作方法，在本发明实施例六中，还提供了一种LED芯片，如图10a-图10f所示，所述LED芯片包括：
衬底61。
设置在所述衬底61上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层62、量子阱发光层63和第二型半导体层64；其中，所述第一方向垂直于所述衬底61，且由所述衬底61指向所述外延层结构。
贯穿部分所述第二型半导体层64和所述量子阱发光层63，直至暴露出所述第一型半导体层62的电极凹槽65。
设置在部分所述第二型半导体层64上的欧姆接触透明导电层101。
设置在部分所述第二型半导体层64上的反射层671和设置在所述反射层671上的阻挡层681。
设置在所述电极凹槽65内的电极扩展材料69，设置在所述阻挡层681、所述欧姆接触透明导电层101和所述电极扩展材料69上的具有反射特性的绝缘隔离层701。
在所述电极凹槽65对应的上方贯穿所述绝缘隔离层701的第一电极接触孔71，贯穿部分所述绝缘隔离层701直至暴露出所述阻挡层681的第二电极接触孔72。
通过所述第一电极接触孔71制作的第一金属电极73，通过所述第二电极接触孔72制作的第二金属电极74。
需要说明的是，本发明实施例六具体原理同实施例五相同，在此不再赘述。
该LED芯片在部分第二型半导体层64上形成欧姆接触透明导电层101，再在部分第二型半导体层64上形成反射层671，再形成具有反射特性的绝缘隔离层701，也就是说，若将欧姆接触透明导电层101设置在LED芯片的中间区域，整个LED芯片周边区域在第一方向上有反射层671和绝缘隔离层701两次反射，但是LED芯片中间区域只有绝缘反射层701一次反射，即降低单个微LED芯片中间区域的光萃取量增加单个微LED芯片周边区域的光萃取量，使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片的周边区域，进而改善了多个微LED芯片拼接后带来的拼接区域亮度低的问题。
通过上述描述可知，本发明实施例提供的新型的LED芯片结构，即双反射倒装微LED芯片结构，通过不同的结构设计使LED芯片结构的中间区域为低反射区域，而周边区域为高反射区域，进而使微LED芯片发出的光更多的被集中于芯片周边区域，进而明显增大了微LED芯片的发光角，以此改善由单个微LED芯片拼接带来的拼接区域亮度偏低的问题。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽；
在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层；
在部分所述第二型半导体层上和所述欧姆接触金属吸收层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层，在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；或在部分所述第二型半导体层上形成所述反射层和在所述反射层上形成所述阻挡层，在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层和所述欧姆接触金属吸收层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极；
其中，所述阻挡层的材料为Ti或W或Ni或Pt。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触金属吸收层包括：
在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层上形成所述欧姆接触金属吸收层，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述反射层包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；
其中，所述欧姆接触反射层的材料为Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属电极的材料与所述第二金属电极的材料相同。
5.一种LED芯片，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的制作方法形成，所述LED芯片包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
贯穿部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层的电极凹槽；
设置在部分所述第二型半导体层上的欧姆接触金属吸收层；
设置在部分所述第二型半导体层上和所述欧姆接触金属吸收层上的反射层和设置在所述反射层上的阻挡层，设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；或设置在部分所述第二型半导体层上的所述反射层和设置在所述反射层上的所述阻挡层，设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层和所述欧姆接触金属吸收层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方贯穿所述绝缘隔离层的第一电极接触孔，贯穿部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层的第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作的第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作的第二金属电极；
其中，所述阻挡层的材料为Ti或W或Ni或Pt。
6.一种LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上生长外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
刻蚀部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层，形成电极凹槽；
在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层；
在部分所述第二型半导体层上形成反射层和在所述反射层上形成阻挡层；
在所述电极凹槽内形成电极扩展材料，在所述阻挡层、所述欧姆接触透明导电层和所述电极扩展材料上形成具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方刻蚀所述绝缘隔离层形成第一电极接触孔，刻蚀部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层形成第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作第二金属电极；
其中，所述阻挡层的材料为Ti或W或Ni或Pt。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述在部分所述第二型半导体层上形成欧姆接触透明导电层包括：
在整个所述LED芯片的中间区域的所述第二型半导体层上形成所述欧姆接触透明导电层，其中，所述中间区域的面积占整个所述LED芯片面积的10％-70％，包括端点值。
8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述反射层包括：在所述第一方向上依次设置的欧姆接触反射层、阻挡层和应力调节层；
其中，所述欧姆接触反射层的材料为Ag或Al金属材料，厚度范围为500埃-2000埃，包括端点值；所述阻挡层和所述应力调节层的整体厚度范围为500埃-5000埃，包括端点值。
9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第一金属电极的材料与所述第二金属电极的材料相同。
10.一种LED芯片，其特征在于，采用如权利要求6-9任一项所述的制作方法形成，所述LED芯片包括：
衬底；
设置在所述衬底上的外延层结构；所述外延层结构包括：在第一方向上依次设置的第一型半导体层、量子阱发光层和第二型半导体层；其中，所述第一方向垂直于所述衬底，且由所述衬底指向所述外延层结构；
贯穿部分所述第二型半导体层和所述量子阱发光层，直至暴露出所述第一型半导体层的电极凹槽；
设置在部分所述第二型半导体层上的欧姆接触透明导电层；
设置在部分所述第二型半导体层上的反射层和设置在所述反射层上的阻挡层；
设置在所述电极凹槽内的电极扩展材料，设置在所述阻挡层、所述欧姆接触透明导电层和所述电极扩展材料上的具有反射特性的绝缘隔离层；
在所述电极凹槽对应的上方贯穿所述绝缘隔离层的第一电极接触孔，贯穿部分所述绝缘隔离层直至暴露出所述阻挡层的第二电极接触孔；
通过所述第一电极接触孔制作的第一金属电极，通过所述第二电极接触孔制作的第二金属电极；
其中，所述阻挡层的材料为Ti或W或Ni或Pt。
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Application publication date: 20180907 Assignee: JIANGXI QIANZHAO PHOTOELECTRIC Co.,Ltd. Assignor: Xiamen Changelight Co.,Ltd. Contract record no.: X2020350000040 Denomination of invention: An LED chip and its manufacturing method Granted publication date: 20191206 License type: Common License Record date: 20200812 |