ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构及其制作方法

摘要

本发明公开了一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构及其制作方法，其中，ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构包括：在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，在LED芯片外延结构上制作透明导电层，透明导电层包括利用电子束蒸发技术镀的ITO膜，以及利用电子束蒸发技术镀的铝原子层和利用ALD技术沉积的氧化铝膜形成的以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜。本发明在ITO薄膜的基础上，先沉积一层铝原子层，再用ALD技术沉积氧化铝，形成以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜，氧化铝层可以减少对光的吸收，而且可以改善ITO薄膜的电流扩散，增加芯片的出光角度，提高芯片的光电性能，达到提升亮度、降低电压的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构及其制作方法。

背景技术

发光二极管（LED）是一种将电能转化为光能的固体发光器件，其中GaN基的LED芯片得到了长足的发展和应用。发光二极管的发光效率主要有两方面因素：器件的内量子效率和外量子效率，目前GaN基的LED内量子效率可达到70%以上，进一步改善空间较小。为了提高LED外量子效率，电流扩展层作为出光层，直接影响LED的光电性能。目前通常采用ITO作为电流扩展层，ITO薄膜具有良好的导电性和穿透率，在360nm～760nm光的穿透率为80%，但是ITO薄膜也会吸收部分光，而且在电流扩展和出光性能上也需要做进一步改进和完善。

发明内容

本申请人针对现有技术中单一ITO薄膜存在的缺陷，提供一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构及其制作方法，能够利用ITO、铝原子和氧化铝复合导电膜改善单一ITO膜的缺陷，减少对光的吸收，同时有利于电流扩展，增加芯片出光角度，提高沉积层的均匀性和一致性，也会对ITO膜起到防护作用。

本发明所采用的技术方案如下：

一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构，在LED芯片外延结构上制作透明导电层，透明导电层包括利用电子束蒸发技术镀的ITO膜，以及利用电子束蒸发技术镀的铝原子层和利用ALD技术沉积的氧化铝膜形成的以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜。

作为上述技术方案的进一步改进：

以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜的厚度为5 Å～50 Å。

LED芯片外延结构是依次生长的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层，或者是依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层。

通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶。

通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。

本发明还采用技术方案如下：

一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构制作方法，包括以下步骤：提供芯片衬底，在芯片衬底上生长LED芯片外延结构；在LED芯片外延结构上制作透明导电层，首先利用电子束蒸发技术镀ITO膜，再利用电子束蒸发技术镀铝原子层，然后利用ALD技术沉积氧化铝膜，形成以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括在制作透明导电层之前，将生长完成的LED芯片外延结构清洗干净，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层刻蚀出来，形成N-GaN台阶。

还包括在制作透明导电层之后，通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极。

进一步包括，利用MOCVD设备在芯片衬底上生长LED芯片外延结构。

进一步包括，以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜的厚度为5 Å～50 Å。

本发明的有益效果如下：

本发明在ITO薄膜的基础上，先沉积一层铝原子层，再用ALD技术沉积氧化铝，形成以铝原子为核，氧化铝为壳的核壳结构膜，氧化铝层可以减少对光的吸收，而且，ITO、铝原子和氧化铝复合导电膜中铝纳米颗粒可以利用等离激元效应改善ITO薄膜的电流扩散，增加芯片的出光角度，提高芯片的光电性能，达到提升亮度、降低电压的效果。单原子层和ALD沉积技术逐次沉积，其沉积膜的厚度更加均匀，具有优异的一致性。ALD沉积的氧化铝膜更加致密，有利于ITO的防水，降低水汽侵蚀引起的漏电、烧伤等不良影响。

附图说明

图1为本发明ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构的结构示意图。

图中：1、芯片衬底；2、缓冲层；3、U-GaN层；4、N-GaN层；5、多量子阱层；6、P-GaN层；7、ITO膜；8、铝原子层；9、氧化铝膜；10、焊盘电极。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述的ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属。例如利用MOCVD设备（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，也可以是依次生长的N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。MOCVD是在气相外延生长（VPE）的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。

通过ICP刻蚀技术（ICP，Inductively Coupled Plasma，感应耦合等离子体刻蚀）将暴漏区域的N-GaN层4刻蚀出来，形成N-GaN台阶。在LED芯片外延结构上制作透明导电层，首先利用电子束蒸发技术镀ITO膜7（ITO，Indium Tin Oxide，氧化铟锡），再利用电子束蒸发技术镀铝（Al）原子层8，然后利用ALD（Atomic Layer Deposition，原子层沉积）技术沉积氧化铝（Al

本发明还提供了一种ALD沉积电流扩展层的LED芯片结构制作方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供芯片衬底1包括但不限于蓝宝石、硅片、碳化硅片或金属，利用MOCVD设备在芯片衬底1上生长LED芯片外延结构，LED芯片外延结构是多层结构，根据实际需要而定，例如可以是依次生长的N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，也可以是依次生长的缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子阱层5和P-GaN层6，所述LED芯片外延结构覆盖在芯片衬底1的整面。

步骤S2：将生长完成的LED芯片外延结构清洗干净，利用正性光刻掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术将暴漏区域的N-GaN层4刻蚀出来，形成N-GaN台阶。

步骤S3：在LED芯片外延结构上制作透明导电层，首先利用电子束蒸发技术镀ITO膜7，再利用电子束蒸发技术镀铝（Al）原子层8，然后利用ALD技术沉积氧化铝（Al

步骤S4：利用负性光刻掩膜技术制作焊盘电极10图形，并通过电子束蒸发技术制作N、P焊盘电极10。

步骤S5：利用砂轮刀将芯片衬底1上的器件进行切割，并利用裂片技术将芯片分离。通过探针台和分选机设备对切割后的芯片进行光电参数测试并分类，形成成品芯片。

在本发明中，正性光刻掩膜技术是利用正性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以降解反应为主的光刻胶称为正性光刻胶，简称正胶。负性光刻掩膜技术是利用负性光刻胶制成掩膜图形的技术，凡是在能量束（光束、电子束、离子束等）的照射下，以交联反应为主的光刻胶称为负性光刻胶，简称负胶。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。