一种抗静电LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及半导体器件，尤其涉及一种抗静电led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、发光二极管（light-emitting diode，led）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。由于其具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。

2、随着led技术的快速发展以及led光效的逐步提高，led的应用将越来越广泛，人们越来越关注led在照明市场的发展前景，led将是取代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的潜力光源；led照明市场发展空间广阔，led照明灯具应用已经从过去室外景观照明led发展向室内照明应用。

3、led芯片的可靠性,包括电学性能和发光性能，行业内，静电是造成led器件失效的主要原因之一，其主要原因是由于静电释放会导致led器件的漏电死灯现象，因此，为提高led的可靠性能和寿命，使led芯片具有抗静电将发挥异常重要的作用。而抗静电能力也一直是研究的热点，为了提升led的抗静电能力，有利用分流电路来提升抗静电，也有通过电流扩散层,不仅提高了光输出,同时也提高了抗静电特性；还有在外部电路外接电容来保护led受静电影响，电容主要是防止电压突变，电容和led晶片并联，目的就是防止电源瞬间高压对led造成的冲击，因为很多电源启动电压瞬间太高会击穿led，加电容可起到保护作用。

4、目前绝大多数的led芯片esd爆点位置在p-finger（p型电极或p型焊盘引出的手指状的电极，用于使芯片电流扩展的更加均匀）尾端，为了增加led芯片的抗esd能力，有必要提供一种抗静电led芯片及其制备方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗静电led芯片及其制备方法。

2、本发明采用以下技术方案：一种抗静电led芯片，所述芯片包括衬底、外延层、电流阻挡层、电流扩展层、n型电极及p型电极，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的n型掺杂的gan层、有源层及p型掺杂的gan层，所述p型掺杂的gan层上设有通过刻蚀延伸至所述n型掺杂的gan层的第一凹槽和第二凹槽，所述n型电极设在所述第一凹槽的所述n型掺杂的gan层上，所述第二凹槽内填充有介电材料层；

3、所述电流阻挡层及所述电流扩展层依次层叠在所述p型掺杂的gan层上，所述p型电极设在所述电流扩展层上，所述p型电极的下端与所述p型掺杂的gan层电性连接，所述p型电极延伸有p型手指，所述第二凹槽的位置与所述p型手指远离所述p型电极的一端上下对应。

4、本发明一实施例的抗静电led芯片，通过在与p型手指尾端对应的p型掺杂的gan层上刻蚀出延伸至n型掺杂的gan层第二凹槽，使得p型电极与n型掺杂的gan层之间镂空，并在第二凹槽内填充介电材料层，使之形成微型电容，从而可以避免led芯片在p型手指尾端形成esd爆点，有效提升了led芯片的抗esd能力。

5、进一步的，所述第一凹槽及所述第二凹槽的深度为0.9μm～1.1μm。

6、进一步的，所述介电材料层由sio2层、si3n层、sion层中的一种或多种层叠组成。

7、进一步的，所述n型电极包括n型焊盘和n型手指，所述p型电极包括p型焊盘和两根所述p型手指，两根所述p型手指呈横卧的“u”形分布，所述n型手指嵌在两根所述p型手指之间。

8、进一步的，所述电流阻挡层的厚度为280nm～320nm，所述电流扩展层的厚度为50nm～70nm。

9、进一步的，所述n型电极和所述p型电极均由cr层、al层、ti层、pt层、au层中的一种或多种层叠组成。

10、进一步的，所述芯片还包括钝化层，所述钝化层覆盖在所述电流扩展层上，并从所述电流扩展层延伸至所述n型电极及所述p型电极的侧壁上，所述钝化层的厚度为70nm～90nm。

11、一种抗静电led芯片的制备方法，所述制备方法用于制备上述的抗静电led芯片，所述制备方法包括：

12、提供一衬底；

13、在所述衬底上制作外延层，所述外延层自下而上依次包括n型掺杂的gan层、有源层、p型掺杂的gan层；

14、对所述p型掺杂的gan层进行刻蚀以暴露出所述n型掺杂的gan层，并形成第一凹槽及第二凹槽；

15、在所述第二凹槽内沉积介电材料层；

16、在所述p型掺杂的gan层上制作电流阻挡层；

17、在所述电流阻挡层上制作电流扩展层；

18、在所述第一凹槽的所述n型掺杂的gan层上制作n型电极，在所述电流扩展层上制作与所述p型掺杂的gan层电性连接的p型电极；

19、在所述n型电极上制作n型焊盘和n型手指，在所述p型电极上制作p型焊盘和两根p型手指，并使所述p型手指远离所述p型电极的一端与所述第二凹槽上下对应；

20、在所述电流扩展层上制作钝化层，并对所述钝化层进行刻蚀以暴露出所述n型电极及所述p型电极。

21、本发明一实施例的抗静电led芯片的制备方法，通过在与p型手指尾端对应的p型掺杂的gan层上刻蚀出延伸至n型掺杂的gan层第二凹槽，使得p型电极与n型掺杂的gan层之间镂空，并在第二凹槽内填充介电材料层，使之形成微型电容，从而可以避免led芯片在p型手指尾端形成esd爆点，有效提升了led芯片的抗esd能力。

22、进一步的，在所述p型掺杂的gan层上沉积所述介电材料层，以使所述介电材料层将所述第二凹槽填充并与所述p型掺杂的gan层齐平，对所述第二凹槽外的所述介电材料层进行刻蚀去除，所述介电材料层由sio2层、si3n层、sion层中的一种或多种层叠组成。

23、进一步的，所述n型电极和所述p型电极的生长温度为3000℃～6000℃。

技术特征：

1.一种抗静电led芯片，所述芯片包括衬底、外延层、电流阻挡层、电流扩展层、n型电极及p型电极，其特征在于，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的n型掺杂的gan层、有源层及p型掺杂的gan层，所述p型掺杂的gan层上设有通过刻蚀延伸至所述n型掺杂的gan层的第一凹槽和第二凹槽，所述n型电极设在所述第一凹槽的所述n型掺杂的gan层上，所述第二凹槽内填充有介电材料层；

2.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述第一凹槽及所述第二凹槽的深度为0.9μm～1.1μm。

3.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述介电材料层由sio2层、si3n层、sion层中的一种或多种层叠组成。

4.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述n型电极包括n型焊盘和n型手指，所述p型电极包括p型焊盘和两根所述p型手指，两根所述p型手指呈横卧的“u”形分布，所述n型手指嵌在两根所述p型手指之间。

5.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述电流阻挡层的厚度为280nm～320nm，所述电流扩展层的厚度为50nm～70nm。

6.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述n型电极和所述p型电极均由cr层、al层、ti层、pt层、au层中的一种或多种层叠组成。

7.根据权利要求1所述的抗静电led芯片，其特征在于，所述芯片还包括钝化层，所述钝化层覆盖在所述电流扩展层上，并从所述电流扩展层延伸至所述n型电极及所述p型电极的侧壁上，所述钝化层的厚度为70nm～90nm。

8.一种抗静电led芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1～7任一项所述的抗静电led芯片，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的抗静电led芯片的制备方法，其特征在于，在所述p型掺杂的gan层上沉积所述介电材料层，以使所述介电材料层将所述第二凹槽填充并与所述p型掺杂的gan层齐平，对所述第二凹槽外的所述介电材料层进行刻蚀去除，所述介电材料层由sio2层、si3n层、sion层中的一种或多种层叠组成。

10.根据权利要求8所述的抗静电led芯片的制备方法，其特征在于，所述n型电极和所述p型电极的生长温度为3000℃～6000℃。

技术总结
本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种抗静电LED芯片及其制备方法，芯片包括衬底、外延层、电流阻挡层、电流扩展层、N型电极及P型电极，外延层包括依次层叠在衬底上的N型掺杂的GaN层、有源层及P型掺杂的GaN层，P型掺杂的GaN层上设有通过刻蚀延伸至N型掺杂的GaN层的第一凹槽和第二凹槽，N型电极设在第一凹槽的N型掺杂的GaN层上，第二凹槽内填充有介电材料层；电流阻挡层及电流扩展层依次层叠在P型掺杂的GaN层上，P型电极设在电流扩展层上，P型电极的下端与P型掺杂的GaN层电性连接，P型电极延伸有P型手指，第二凹槽的位置与P型手指远离P型电极的一端上下对应。

技术研发人员：周志兵,张星星,林潇雄,胡加辉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13