一种高压LED芯片的制作方法

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种高压led芯片。

背景技术：

高压led芯片是在led芯片制备段将多个芯片串联发光，减少下游封装厂焊线次数，提高生产效率并节约成本，同时，高压led芯片可大幅降低对散热系统的设计要求，克服led照明市场的散热技术障碍。

目前国内主流的高压led芯片生产厂家采用的生产工艺为6道光刻，分别为mesa光刻、深刻蚀光刻、电流阻挡层光刻、透明导电层光刻、电极光刻、钝化层光刻，金属跨越相邻芯片的桥接处使用电流阻挡层作为隔绝相邻芯片的绝缘层，因此电流阻挡层光刻必须在mesa光刻和透明导电层光刻之间，即这两步光刻必须分步进行，所以为了留有余度，必须牺牲一定的发光面积，从而损失芯片亮度并增加芯片的使用电压和热量，一定程度降低其使用寿命。

为了简化高压led芯片的生产工艺，中国专利申请cn108807607a提出了新的生产方法，其采用电流阻挡层光刻、透明导电层光刻、mesa刻蚀、深刻蚀光刻、钝化层光刻和电极光刻等五道光刻生产了高压led芯片，节省了生产成本。但是，这种工艺流程仍然较长，生产复杂，生产成本高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种高压led芯片，其制作成本低。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高压led芯片，其包括基片，设于基片上的第一发光结构与第二发光结构，位于所述第一发光结构与第二发光结构之间的切割道；以及设于所述第一发光结构、第二发光结构和切割道上的钝化层；

所述第一发光结构包括第一半导体层、第一有源层、第二半导体层、设于所述第二半导体层的第一电极和设于所述第一半导体层的第二电极；

所述第二发光结构包括第三半导体层、第二有源层、第四半导体层、设于所述第三半导体层的第三电极和设于所述第四半导体层的第四电极；

所述第三电极和第四电极通过设于所述切割道的金属薄膜导电连接。

作为上述技术方案的改进，所述切割道的侧壁具有倾斜角度。

作为上述技术方案的改进，所述倾斜角度≤60度。

作为上述技术方案的改进，所述切割道的宽度为10-20μm。

作为上述技术方案的改进，所述切割道的宽度为13-18μm。

作为上述技术方案的改进，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极依次包括第一cr层，al层、第二cr层、第一ti层、第一au层、第三cr层、第二ti层和第二au层。

作为上述技术方案的改进，所述第二半导体层与透明导电层之间，第四半导体层与透明导电层之间还设有透明导电层。

作为上述技术方案的改进，所述第一半导体层与基片之间，第二半导体层与基片之间还设有锯齿状外延缓冲层。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1.本实用新型仅具有一层钝化层，其可有效缩短制造周期，节省成本。

2.本实用新型的切割道具有倾斜角度，使得电极连接更加稳固，不易断线；本实用新型各led芯片之间连接安全简单，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型一种高压led芯片制备方法流程图；

图2是形成外延层及透明导电层后led芯片的结构示意图；

图3是第一道光刻工艺后led芯片结构示意图；

图4是第二道光刻工艺后led芯片结构示意图；

图5是沉积钝化层后led芯片的结构示意图；

图6是第三道光刻工艺后led芯片的结构示意图；

图7是本实用新型一种高雅led芯片结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

传统的高压led芯片生产周期长，所需光刻工艺次数多，生产成本高。为此，本实用新型公开了一种高压led芯片的制备方法，参见图1，其包括以下步骤：

s1：在基片上依次形成外延层和透明导电层；

具体的，采用金属有机化学气相沉积(mocvd)法在基片上依次形成n型氮化镓层21、mqw量子阱层22和p型氮化硅层203，得到外延层2；然后在外延层2的表面采用电子束蒸发法蒸镀一层透明导电层3。

参见图2，图2是s1步骤后led芯片的结构示意图；其中，所述基片1材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料，优选的，本实用新型选用蓝宝石衬底。

透明导电层3的材料为氧化铟锡；透明导电层3的厚度为50-200nm，当透明导电层3厚度＜50nm时，会降低透明导电层与电极的粘附力；当厚度大于200nm时，增加了工艺难度，也降低了led芯片的出光效率。优选的，所述透明导电层3的厚度为80-100nm。

进一步的，基片与外延层之间还设有外延缓冲层。

s2：对透明导电层和外延层进行光刻和刻蚀，形成发光结构；

具体的，步骤s2包括：

s21：在所述透明导电层表面形成第一光刻胶；

其中，所述第一光刻胶可以为正性光刻胶，也可以为反性光刻胶；

s22：光刻形成第一图形光刻区；

具体的，通过曝光经光源作用将原始底片上的图案转移到感光底板上，然后去除曝光区域或未曝光区域的光刻胶。

s23：对透明导电层进行刻蚀，形成第一发光结构裸露区域与第二发光结构裸露区域；

其中，可采用干式刻蚀或湿式刻蚀的方式对所述透明导电层进行刻蚀；优选的，采用湿式蚀刻对所述透明导电层进行刻蚀；具体的，采用氯化铁与盐酸的混合溶液对透明导电层进行刻蚀，刻蚀时间为100-500s，优选的为150-220s，此刻蚀时间不仅能够对透明导电层进行充分刻蚀，同时能够保证不大幅降低ito层的整体厚度，影响芯片的电流扩展性。

s24：对所述第一发光结构裸露区域与第二发光结构裸露区域进行刻蚀；形成第一孔洞和第二孔洞；

其中，可采用干式刻蚀或湿式刻蚀的方式对所述透明导电层进行刻蚀；优选的，采用干式蚀刻对所述透明导电层进行刻蚀；干式蚀刻能够对关键尺寸形成良好控制，保证均匀性。

s25：去除所述第一光刻胶，形成第一发光结构与第二发光结构。

参见图3，图3是第一道光刻工艺后led芯片结构示意图；其中，所述第一发光结构4包括第一半导体层41、第一有源层42和第二半导体层43；所述第二发光结构5包括第三半导体层51、第二有源层52和第四半导体层53；所述第一孔洞44贯穿第二半导体层43和第一有源层42，到达第一半导体层41；所述第二孔洞54贯穿第四半导体层53和第二有源层52，到达第三半导体层51。

本实用新型将透明导电层光刻与mesa光刻合并成一道光刻，两道刻蚀；缩短了制造周期，降低成本；同时，也能够增加高压led芯片的发光面积。

s3：对所述基片进行光刻和刻蚀，形成切割道；

具体的，步骤s3包括：

s31：在基片表面形成第二光刻胶；

其中，所述第二光刻胶可为正性光刻胶，也可为负性光刻胶。

s32：光刻形成第二图形光刻区；

s33：进行贯穿刻蚀至所述基片表面，在所述第一发光结构与第二发光结构之间形成切割道；

其中，可采用干式刻蚀或湿式刻蚀的方式进行刻蚀；优选的，采用干式蚀刻，干式蚀刻能够对关键尺寸形成良好控制，保证均匀性。

s34：去除第二光刻胶。

参见图4，图4是第二道光刻工艺后led芯片结构示意图；其中，为了提高压led芯片之间的连接稳定性，所述切割道6的侧壁具有一定的倾斜角度；这种结构的切割道6也可提升发光结构的侧边出光效率，提升芯片的出光效率。优选的，所述倾斜角≤60度，角度过大时，金属薄膜难以成型，在后期电极蒸镀过程中容易断线。优选的，所述倾斜角为30-55度，此角度能够保证电极蒸镀不断线，同时较高幅度的提升芯片的出光效率。

进一步的，为了保障led芯片之间的连接稳固性，所述切割道的宽度设置为10-20μm；切割道宽度过窄，会导致倾斜角过大，容易断线；切割道过宽，会减小发光面积，降低芯片出光效率。优选的，所述切割道的宽度设置为13-18μm；进一步优选的为16μm，能够保证led芯片具有较高的出光效率，同时确保led芯片的连接稳固性。

s4：在所述基片表面形成钝化层；

具体的，采用金属有机化学气相沉积(mocvd)

采用金属有机化学气相沉积的方法进行钝化层沉积，钝化层的材料选用二氧化硅或氮化硅，但不限于此，优选的，短话莫选用二氧化硅。参见图5，图5是沉积钝化层7后led芯片的结构示意图，其中，所述钝化层7的厚度为50-500nm，优选的为80-200nm。

s5：对所述钝化层进行光刻和刻蚀，形成电极区域；

具体的，s5包括：

s51：在钝化层表面形成第三光刻胶；

s52：光刻形成第三图形光刻区；

s53：刻蚀所述钝化层，形成第一电极区域、第二电极区域、第三电极区域和第四电极区域；

s54；去除第三光刻胶；

图6是第三道光刻工艺后led芯片的结构示意图。参见图6，在第三道光刻工艺后，钝化层7覆盖于切割道6侧壁以及底部，以及各个半导体层除了电极区域所在的部分。钝化层可加强电极桥接，提升led芯片的效率。第一电极区域45位于第二半导体层43，第二电极区域46位于第一半导体层41，第三电极区域55位于第四半导体层53，第四电极区域56位于第三半导体层53。

s6：在所述电极区域通过光刻、蒸镀，形成电极；

具体的，步骤s6包括：

(6.1)在所述基片表面形成第四光刻胶；

(6.2)光刻形成第四图形光刻区；

(6.3)对所述第一电极区域、第二电极区域、第三电极区域和第四电极区域进行蒸镀，形成第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；

其中，采用电子束蒸镀、热蒸镀或磁控溅射工艺进行所述电极的蒸镀。优选的，采用电子束蒸镀法在所述第一电极区域45内沉积金属形成第一电极47，在所述第二电极区域46内沉积金属形成第二电极48；在所述第三电极区域55沉积金属形成第三电极57，在所述第四电极区域56沉积金属形成第四电极58。

同时，在切割道6沉积金属薄膜61，以使得第二电极48与第三电极57电性连接。

(6.4)撕金并去除第四光刻胶，得到高压led芯片。

需要说明的是，传统的高压led芯片，一般采用至少两次钝化工艺；即在外延层先形成电流阻挡层，然后在形成电极后再进行一次钝化；这种钝化工艺就至少增加了两次光刻工艺，制造成本高。本发明通过工艺的改进，将钝化工艺缩减为一道，降低了制造成本。但为了消除减少钝化次数带来的不利影响，对电极进行了设计。

具体的，在本发明中，所述第一电极47、第二电极48、第三电极57或第四电极58依次包括第一cr层，al层、第二cr层、第一ti层、第一au层、第三cr层、第二ti层和第二au层。采用上述结构电极的led芯片，在只有一层钝化层的情况下仍然具有良好的功率。本发明中各个电极的结构不限于此，还可以减少或增加部分金属层。其中，本发明中的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的结构可以不同。

在本发明电极采用的金属元素中，cr可与半导体层形成良好的欧姆接触，并且具有良好的粘接力，防止电极合金层脱落；pt与au具有导电性良好，稳定，延展性好等优点，al层具有良好的反射性能，有利于提升led芯片整体性能；ti可防止al层中的al迁移。

进一步的，为了提升led芯片的效率，所述第一cr层的厚度为1-10nm，所述al层的厚度为30-80nm，所述第二cr层的厚度为10-100nm，所述第一ti层厚度为50-100nm，第一au层的厚度为10-30nm，所述第三cr层的厚度为10-50nm，第ti层的厚度为10-30nm，第二au层的厚度为20-50nm。采用上述厚度、结构的电极，第二电极与第三电极可连接稳固，成本低的特点；且各电极能在只采用一次钝化的情况下具有良好的性能。

相应的，参见图7，本实用新型还公开了一种高压led芯片，其包括基片1，设于基片上的第一发光结构4和第二发光结构5，位于所述第一发光结构与第二发光结构之间的切割道6；以及设于所述第一发光结构4、第二发光结构5和切割道6上的钝化层7；

所述第一发光结构4包括第一半导体层41、第一有源层42、第二半导体层43、设于所述第二半导体层43的第一电极47和设于所述第一半导体层41的第二电极48；

所述第二发光结构5包括第三半导体层51、第二有源层52、第四半导体层53、设于所述第三半导体层51的第三电极57和设于所述第四半导体层的第四电极58；

所述第二电极48和第三电极57通过设于所述切割道的金属薄膜61导电连接。

其中，所述切割道6贯穿第一半导体层41和第三半导体层51并延伸至所述基片表面。

为了提高压led芯片之间的连接稳定性，所述切割道6的侧壁具有一定的倾斜角度；这种结构的切割道6也可提升发光结构的侧边出光效率，提升芯片的出光效率。优选的，所述倾斜角≤60度，角度过大时，金属薄膜难以成型，在后期电极蒸镀过程中容易断线。优选的，所述倾斜角为30-55度，此角度能够保证电极蒸镀不断线，同时较高幅度的提升芯片的出光效率。

需要说明的是，在本实施例中，仅在切割道6以及各半导体层的表面仅进行了一次钝化，形成了一层钝化层，在本实施例中的高压led芯片中，不含有除此钝化层以外的其他钝化层，如电流阻挡层、绝缘层等。

进一步的，为了保障led芯片之间的连接稳固性，所述切割道的宽度设置为10-20μm；切割道宽度过窄，会导致倾斜角过大，容易断线；切割道过宽，会减小发光面积，降低芯片出光效率。优选的，所述切割道的宽度设置为13-18μm；进一步优选的为16μm，能够保证led芯片具有较高的出光效率，同时确保led芯片的连接稳固性。

为了保证led芯片的效率，所述第一电极47、第二电极48、第三电极57或第四电极58依次包括第一cr层，al层、第二cr层、第一ti层、第一au层、第三cr层、第二ti层和第二au层。采用上述结构电极的led芯片，在只有一层钝化层的情况下仍然具有良好的功率。本发明中各个电极的结构不限于此，还可以减少或增加部分金属层。其中，本发明中的第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的结构可以不同。

在本发明电极采用的金属元素中，cr可与半导体层形成良好的欧姆接触，并且具有良好的粘接力，防止电极合金层脱落；pt与au具有导电性良好，稳定，延展性好等优点，al层具有良好的反射性能，有利于提升led芯片整体性能；ti可防止al层中的al迁移。

进一步的，为了提升led芯片的效率，所述第一cr层的厚度为1-10nm，所述al层的厚度为30-80nm，所述第二cr层的厚度为10-100nm，所述第一ti层厚度为50-100nm，第一au层的厚度为10-30nm，所述第三cr层的厚度为10-50nm，第ti层的厚度为10-30nm，第二au层的厚度为20-50nm。采用上述厚度、结构的电极，第二电极与第三电极可连接稳固，成本低的特点；且各电极能在还有一层钝化层的情况下具有良好的性能。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。