本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管的芯片及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(英文：lightemittingdiode，簡稱：led)是利用半導(dǎo)體的pn結(jié)電致發(fā)光原理制成的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。led是一種綠色環(huán)保的照明光源，光譜中沒有紫外線和紅外線，發(fā)出的光中既沒有熱量，也沒有有害輻射，而且廢棄物可回收。此外，led還具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可以做成點(diǎn)、線、面等各種形式的產(chǎn)品，同時(shí)控制極為方便，通過調(diào)整電流即可隨意調(diào)節(jié)光強(qiáng)，利用時(shí)序控制電路更能達(dá)到豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果。led目前已廣泛應(yīng)用于交通信號燈、汽車內(nèi)外燈、城市景觀照明、手機(jī)背光源、戶外全彩顯示屏等領(lǐng)域。

現(xiàn)有l(wèi)ed包括藍(lán)寶石襯底，以及依次層疊在藍(lán)寶石襯底上的n型層、多量子阱層、p型層、電流阻擋層和透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層上設(shè)置有p型電極，led上設(shè)有從透明導(dǎo)電層延伸至n型層的凹槽，凹槽內(nèi)的n型層上設(shè)置有n型電極，透明導(dǎo)電層、凹槽的側(cè)壁和凹槽內(nèi)的n型層上均設(shè)置有鈍化層。其中，p型電極包括圓柱體和至少一個(gè)自圓柱體向外延伸的條形體，圓柱體和條形體均包括依次層疊的歐姆接觸層、反光層和焊料層，反光層的材料一般采用具有高反射率的鋁，以減小電極對光線的吸收，提高led的發(fā)光亮度。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

鋁在使用時(shí)存在電遷移的問題，而條形體的寬度很小(目前已減小至4微米左右)，條形體在長時(shí)間使用后很容易出現(xiàn)斷裂，造成led的可靠性較低，影響led的產(chǎn)業(yè)化推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)電極在長時(shí)間使用容易斷裂、造成led的可靠性較低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的芯片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的芯片，所述芯片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的氮化鎵緩沖層、n型氮化鎵層、多量子阱層、p型氮化鎵層、電流阻擋層和透明導(dǎo)電層，所述芯片上設(shè)有從所述透明導(dǎo)電層延伸至所述n型氮化鎵層的凹槽；所述芯片還包括n型電極、p型電極和鈍化層，所述n型電極設(shè)置在所述凹槽內(nèi)的所述n型氮化鎵層上，所述鈍化層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層、所述凹槽的側(cè)壁和所述凹槽內(nèi)的所述n型氮化鎵層上；所述p型電極包括底面設(shè)置在所述p型氮化鎵層和透明導(dǎo)電層上的圓柱體和至少一個(gè)底面設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層上的條形體，所述條形體由所述圓柱體的側(cè)面向外延伸，所述圓柱體和所述條形體均包括依次層疊的歐姆接觸層、反光層和焊料層，所述反光層的材料采用鋁硅銅合金，所述鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～2％，所述鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％。

可選地，所述焊料層包括依次層疊的至少兩個(gè)子層，所述至少兩個(gè)子層中距離所述反光層最遠(yuǎn)的所述子層的材料采用鋁硅銅合金。

優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)子層中距離所述反光層最遠(yuǎn)的所述子層的厚度為10000～20000埃。

可選地，所述反光層的厚度為500～3000埃。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的芯片的制備方法，所述制備方法包括：

在襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、n型氮化鎵層、多量子阱層、p型氮化鎵層；

開設(shè)從所述p型氮化鎵層延伸至所述n型氮化鎵層的凹槽；

在所述p型氮化鎵層上形成電流阻擋層和透明導(dǎo)電層；

在所述p型氮化鎵層和所述透明導(dǎo)電層上設(shè)置p型電極，在所述凹槽內(nèi)的所述n型氮化鎵層上設(shè)置n型電極，所述p型電極包括底面設(shè)置在所述p型氮化鎵層和透明導(dǎo)電層上的圓柱體和至少一個(gè)底面設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層上的條形體，所述條形體由所述圓柱體的側(cè)面向外延伸；

在所述透明導(dǎo)電層、所述凹槽的側(cè)壁、所述凹槽內(nèi)的所述n型氮化鎵層上形成鈍化層；

所述在所述p型氮化鎵層和所述透明導(dǎo)電層上設(shè)置p型電極，在所述凹槽內(nèi)的所述n型氮化鎵層上設(shè)置n型電極，包括：

依次形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，所述反光層的材料采用鋁硅銅合金，所述鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～2％，所述鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％。

可選地，所述依次形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，包括：

依次采用濺射技術(shù)形成歐姆接觸層、反光層和焊料層。

優(yōu)選地，所述依次采用濺射技術(shù)形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，包括：

將未形成所述p型電極和所述n型電極的芯片放置在磁控濺射設(shè)備內(nèi)的腔體中，所述芯片與靶材的距離為3～10cm；

控制所述腔體的真空度為0.05～0.5kpa，利用氬離子轟擊所述靶材，所述靶材濺射到所述芯片上，形成歐姆接觸層、反光層或者焊料層。

更優(yōu)選地，所述芯片與靶材的距離為6cm。

可選地，所述焊料層包括依次層疊的至少兩個(gè)子層，所述至少兩個(gè)子層中距離所述反光層最遠(yuǎn)的所述子層的材料采用鋁硅銅合金。

優(yōu)選地，所述至少兩個(gè)子層中距離所述反光層最遠(yuǎn)的所述子層的厚度為10000～20000埃。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

硅和銅的密度均比鋁大，采用硅和銅混合在鋁中形成的鋁硅銅合金代替鋁形成反光層，反光層中硅和銅滲入到鋁的空位中，使得反光層中的空位密度降低，進(jìn)而阻礙了鋁的擴(kuò)散，有效改善鋁在使用時(shí)出現(xiàn)電遷移的問題，避免鋁遷移造成電極斷裂，同時(shí)鋁硅銅合金中的銅可以阻止硅結(jié)晶形成凸起，增強(qiáng)電極的穩(wěn)定性，將電極的使用壽命提高近一個(gè)數(shù)量級，進(jìn)而提高芯片的可靠性，加強(qiáng)led的市場競爭力。而且鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～2％，鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％，硅和銅的含量很低，不會對鋁的反光作用造成影響。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種發(fā)光二極管的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的p型電極和n型電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的圓柱體和條形體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種發(fā)光二極管的芯片的制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的芯片，參見圖1，該芯片包括襯底1、以及依次層疊在襯底1上的氮化鎵緩沖層2、n型氮化鎵層3、多量子阱層4、p型氮化鎵層5、電流阻擋層6和透明導(dǎo)電層7，該芯片上設(shè)有從透明導(dǎo)電層7延伸至n型氮化鎵層3的凹槽。該芯片還包括n型電極8、p型電極9和鈍化層10，n型電極8設(shè)置在凹槽內(nèi)的n型氮化鎵層3上，鈍化層10設(shè)置在透明導(dǎo)電層7、凹槽的側(cè)壁和凹槽內(nèi)的n型氮化鎵層3上。p型電極包括底面設(shè)置在p型氮化鎵層和透明導(dǎo)電層上的圓柱體和至少一個(gè)底面設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的條形體，參見圖2，條形體92由圓柱體91的側(cè)面向外延伸，參見圖3，圓柱體和條形體均包括依次層疊的歐姆接觸層9a、反光層9b和焊料層9c。

在本實(shí)施例中，反光層的材料采用鋁硅銅合金，鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為1％～2％，鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為0.5％～1％。

硅和銅的密度均比鋁大，采用硅和銅混合在鋁中形成的鋁硅銅合金代替鋁形成反光層，反光層中硅和銅滲入到鋁的空位中，使得反光層中的空位密度降低，進(jìn)而阻礙了鋁的擴(kuò)散，有效改善鋁在使用時(shí)出現(xiàn)電遷移的問題，避免鋁遷移造成電極斷裂，同時(shí)鋁硅銅合金中的銅可以阻止硅結(jié)晶形成凸起，增強(qiáng)電極的穩(wěn)定性，將電極的使用壽命提高近一個(gè)數(shù)量級，進(jìn)而提高芯片的可靠性，加強(qiáng)led的市場競爭力。而且鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～2％，鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％，硅和銅的含量很低，不會對鋁的反光作用造成影響。

在本實(shí)施例中，條形體92的側(cè)面與條形體92的底面垂直。

具體地，襯底為藍(lán)寶石襯底。

具體地，反光層的厚度可以為500～3000埃，在達(dá)到反光效果的同時(shí)，節(jié)省材料的使用。

可選地，歐姆接觸層的材料可以采用鉻。

具體地，歐姆接觸層的厚度可以為5～50埃，在保證與半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的情況下，避免過厚影響發(fā)光亮度。

可選地，焊料層可以包括依次層疊的至少兩個(gè)子層，至少兩個(gè)子層中距離反光層最遠(yuǎn)的子層的材料采用鋁硅銅合金。

具體地，至少兩個(gè)子層中距離反光層最遠(yuǎn)的子層的厚度可以為10000～20000埃。

優(yōu)選地，焊料層可以包括依次層疊的兩個(gè)子層，兩個(gè)子層采用的材料依次為鈦、鋁硅銅合金；焊料層也可以包括依次層疊的三個(gè)子層，三個(gè)子層采用的材料依次為鉻、鈦、鋁硅銅合金。

具體地，三個(gè)子層的厚度可以依次為200～1000埃、200～1000埃、10000～20000埃。

具體地，多量子阱層可以包括多個(gè)銦鎵氮層和多個(gè)氮化鎵層，多個(gè)銦鎵氮層和多個(gè)氮化鎵層交替層疊設(shè)置。電流阻擋層的材料可以為二氧化硅或者氧化鋁，電流阻擋層的厚度可以為1000埃。透明導(dǎo)電層的材料可以為氧化銦錫或者氧化鎘。鈍化層的材料可以為二氧化硅或者氧化鋁。

可選地，該芯片還可以包括設(shè)置在襯底1上的分布式布拉格反射鏡(英文：distributedbraggreflection，簡稱dbr)層11，dbr層11和氮化鎵緩沖層2分別設(shè)置在襯底1相反的兩個(gè)表面上。

具體地，dbr層可以包括層疊設(shè)置的多個(gè)氧化層，多個(gè)氧化層采用至少兩種材料制成，多個(gè)氧化層中不同材料的氧化層周期性層疊設(shè)置，多個(gè)氧化層的層數(shù)≥30。

優(yōu)選地，至少兩種折射率的氧化層的材料可以采用五氧化二鉭、二氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅中的兩種或三種。五氧化二鉭ta2o5、二氧化鋯zro2、氧化鋁al2o3、二氧化鈦tio2、二氧化硅sio2的折射率分別為2.06、1.92、1.77、2.35和1.46。

進(jìn)一步地，至少兩種折射率的氧化層的材料可以采用二氧化鈦和二氧化硅，二氧化鈦和二氧化硅的折射率相差最大，反射效果最好。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管的芯片的制備方法，適用于制備實(shí)施例一提供的芯片，參見圖4，該制備方法包括：

步驟201：在襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、n型氮化鎵層、多量子阱層、p型氮化鎵層。

具體地，襯底為藍(lán)寶石襯底。多量子阱層可以包括多個(gè)銦鎵氮層和多個(gè)氮化鎵層，多個(gè)銦鎵氮層和多個(gè)氮化鎵層交替層疊設(shè)置。

步驟202：開設(shè)從p型氮化鎵層延伸至n型氮化鎵層的凹槽。

步驟203：在p型氮化鎵層上形成電流阻擋層和透明導(dǎo)電層。

具體地，電流阻擋層的材料可以為二氧化硅或者氧化鋁，電流阻擋層的厚度可以為1000埃。透明導(dǎo)電層的材料可以為氧化銦錫或者氧化鎘。

步驟204：在p型氮化鎵層和透明導(dǎo)電層上設(shè)置p型電極，在凹槽內(nèi)的n型氮化鎵層上設(shè)置n型電極。

在本實(shí)施例中，p型電極包括底面設(shè)置在p型氮化鎵層和透明導(dǎo)電層上的圓柱體和至少一個(gè)底面設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的條形體，條形體由圓柱體的側(cè)面向外延伸。

具體地，該步驟204包括：

依次形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，反光層的材料采用鋁硅銅合金，鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為1％～2％，鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以為0.5％～1％。

可選地，依次形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，可以包括：

依次采用濺射技術(shù)形成歐姆接觸層、反光層和焊料層。

通過采用濺射技術(shù)替換原有的蒸發(fā)技術(shù)形成采用鋁硅銅合金的反光層，可以有效控制鋁硅銅合金中各個(gè)成分的比例，避免蒸發(fā)技術(shù)所造成的各個(gè)成分比例出現(xiàn)出入、合金特性發(fā)生變化的問題，并且合金整體也更加致密，進(jìn)一步提高了芯片的可靠性。同時(shí)采用濺射技術(shù)形成電極中的其它子層，可以提高電極的附著力，并有效控制子層的厚度。

優(yōu)選地，依次采用濺射技術(shù)形成歐姆接觸層、反光層和焊料層，可以包括：

將未形成p型電極和n型電極的芯片放置在磁控濺射設(shè)備內(nèi)的腔體中，芯片與靶材的距離為3～10cm；

控制腔體的真空度為0.05～0.5kpa，利用氬離子轟擊靶材，靶材濺射到芯片上，形成歐姆接觸層、反光層或者焊料層。

更優(yōu)選地，芯片與靶材的距離可以為3～10cm，以達(dá)到最佳的濺射效果。

具體地，反光層的厚度可以為500～3000埃，在達(dá)到反光效果的同時(shí)，節(jié)省材料的使用。

可選地，歐姆接觸層的材料可以采用鉻。

具體地，歐姆接觸層的厚度可以為5～50埃，在保證與半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)歐姆接觸的情況下，避免過厚影響發(fā)光亮度。

可選地，焊料層可以包括依次層疊的至少兩個(gè)子層，至少兩個(gè)子層中距離反光層最遠(yuǎn)的子層的材料采用鋁硅銅合金。

具體地，至少兩個(gè)子層中距離反光層最遠(yuǎn)的子層的厚度可以為10000～20000埃。

優(yōu)選地，焊料層可以包括依次層疊的兩個(gè)子層，兩個(gè)子層采用的材料依次為鈦、鋁硅銅合金；焊料層也可以包括依次層疊的三個(gè)子層，三個(gè)子層采用的材料依次為鉻、鈦、鋁硅銅合金。

具體地，三個(gè)子層的厚度可以依次為200～1000埃、200～1000埃、10000～20000埃。

步驟205：在透明導(dǎo)電層、凹槽的側(cè)壁、凹槽內(nèi)的n型氮化鎵層上形成鈍化層。

具體地，鈍化層的材料可以為二氧化硅或者氧化鋁。

步驟206：對襯底進(jìn)行減薄。

步驟207：在襯底上形成dbr層。

在本實(shí)施例中，dbr層和氮化鎵緩沖層分別設(shè)置在襯底相反的兩個(gè)表面上。

具體地，dbr層可以包括層疊設(shè)置的多個(gè)氧化層，多個(gè)氧化層采用至少兩種材料制成，多個(gè)氧化層中不同材料的氧化層周期性層疊設(shè)置，多個(gè)氧化層的層數(shù)≥30。

優(yōu)選地，至少兩種折射率的氧化層的材料可以采用五氧化二鉭、二氧化鋯、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅中的兩種或三種。

進(jìn)一步地，至少兩種折射率的氧化層的材料可以采用二氧化鈦和二氧化硅，二氧化鈦和二氧化硅的折射率相差最大，反射效果最好。

步驟208：劃裂襯底，得到芯片。

將本實(shí)施例提供的制備方法制備的芯片與傳統(tǒng)方法制備的芯片在85℃的溫度和85的濕度下進(jìn)行老化測試，測試結(jié)果如下表一所示：

表一

由表一可以看到，本實(shí)施例提供的制備方法制備的芯片將光功率維持率提高2.13％，并且電壓幾乎沒有變化。

硅和銅的密度均比鋁大，采用硅和銅混合在鋁中形成的鋁硅銅合金代替鋁形成反光層，反光層中硅和銅滲入到鋁的空位中，使得反光層中的空位密度降低，進(jìn)而阻礙了鋁的擴(kuò)散，有效改善鋁在使用時(shí)出現(xiàn)電遷移的問題，避免鋁遷移造成電極斷裂，同時(shí)鋁硅銅合金中的銅可以阻止硅結(jié)晶形成凸起，增強(qiáng)電極的穩(wěn)定性，將電極的使用壽命提高近一個(gè)數(shù)量級，進(jìn)而提高芯片的可靠性，加強(qiáng)led的市場競爭力。而且鋁硅銅合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％～2％，鋁硅銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～1％，硅和銅的含量很低，不會對鋁的反光作用造成影響。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。