一种LED芯片及其制备方法与流程

一种led芯片及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.目前，半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体都具有较大的发展前景。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。
3.在半导体制造过程中，特别是led芯片的制造过程中，制备金属保护层作为一个核心工艺流程，金属保护层将直接影响led芯片的vf(正向电压)和i r(漏电率)。现有的led芯片在金属反射层上虽然也制备有金属保护层，但现有的金属保护层大多采用ti、cr、au、pt组合结构制成，在实际应用中，现有的金属保护层的抗压性、质密性均表现不佳，容易发生溅影异常的现象，无法有效地保护金属反射层。


技术实现要素：

4.本技术实施例在于提供一种led芯片及其制备方法，用于解决现有技术中金属保护层抗压性差以及质密性差，而导致无法保护金属反射层的问题。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种led芯片的制备方法，采用了如下所述的技术方案：
6.一种led芯片的制备方法，所述方法包括如下步骤：
7.提供生长衬底，于所述生长衬底的表面生长外延结构；
8.于所述外延结构上形成金属反射层；
9.于所述金属反射层上形成金属保护层；
10.于所述金属保护层上形成n电极层；
11.于所述n电极层上形成键合衬底；
12.于所述外延结构的两侧形成p电极层；
13.其中，所述金属保护层的材料选自t iw。
14.进一步地，所述于所述金属反射层上形成金属保护层的步骤，具体包括：
15.将t iw溅射形成于所述金属反射层上，得到初始保护层；
16.于所述初始保护层上光刻保护层图形；
17.基于所述保护层图形腐蚀所述初始保护层，得到所述金属保护层。
18.进一步地，所述基于所述保护层图形腐蚀所述初始保护层的步骤，具体包括：
19.采用20至50℃的氨水、双氧水、磷酸混合液，所述氨水、双氧水、磷酸的比例1:1:3，对所述初始保护层进行20-60mi n的湿法腐蚀。
20.进一步地，所述于所述n电极层上形成键合衬底的步骤，具体包括：
21.于所述n电极层上依次形成阻挡层和键合层；
22.提供支撑衬底，于所述支撑衬底的表面生长粘结层；
23.将所述粘结层和所述键合层对准键合。
24.进一步地，所述于所述n电极层上形成键合衬底的步骤之后，还包括：
25.去除所述生长衬底；
26.对所述外延结构去除了所述生长衬底后的表面进行粗糙化处理；
27.于粗糙化后的所述外延结构上光刻led图形；
28.基于所述led图形腐蚀所述外延结构，得到led芯片发光面。
29.进一步地，所述对所述外延结构去除了所述生长衬底后的表面进行粗糙化处理的步骤，具体包括：
30.采用溶液百分比浓度为0.5％至30％、温度为20℃至50℃的hcl水溶液对所述外延结构进行表面处理；
31.采用溶液百分比浓度为2％至20％、温度为50℃至90℃的koh水溶液对所述外延结构进行粗化处理。
32.进一步地，所述于所述外延结构的两侧形成p电极层的步骤，具体包括：
33.于所述led芯片发光面上沉积钝化层；
34.于所述钝化层上光刻电极图形；
35.基于所述电极图形腐蚀所述钝化层，以露出所述金属保护层；
36.于所述金属保护层上形成p电极层。
37.进一步地，所述于所述外延结构上形成金属反射层的步骤之前，还包括：
38.于所述外延结构上形成透明导电层；
39.其中，所述透明导电层的材料选自掺杂的zno；
40.所述掺杂的元素包括ga、si、al、b、i n中至少一种。
41.进一步地，所述于所述外延结构上形成透明导电层的步骤，具体包括：
42.采用含锌合金靶材，在预设溅射气体下进行磁控溅射，在所述外延结构上形成zno，得到初始导电层；
43.对初始导电层进行退火，得到透明导电层。
44.为了解决上述技术问题，本技术实施例还提供一种led芯片，采用了如下所述的技术方案：
45.一种led芯片，所述led芯片利用如上所述的led芯片的制备方法制备得到。
46.与现有技术相比，本技术实施例主要有以下有益效果：由tiw材料制成的金属保护层具有更强的导电性、可抗压性和质密性，可以使led芯片成品的电压更低，改善整体电流结构，增强芯片的导电性，并对金属反射层的具有更好的保护性，避免后续工序作业时金属反射层被破坏，改善了vf(正向电压)和ir良率(漏电率)，在金属反射层保护程度得到提高后，lop1(全测亮度)也明显提升；使用本实施提供的制备方法制备得到的led芯片具有更高的发光通量和ir良率，增加了良品率。
附图说明
47.为了更清楚地说明本技术的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
48.图1是本技术提供的一种led芯片的制备方法的一个实施例流程图；
49.图2是本技术提供的一种led芯片的一个实施例示意图；
50.图3是本技术提供的一种led芯片的制备方法的另一个实施例流程图；
51.图4是本技术提供的一种led芯片的另一个实施例示意图。
52.附图标记：
53.1、支撑衬底；2、粘结层；3、键合层；4、阻挡层；5、n电极层；6、绝缘层；7、金属保护层；8、金属反射层；9、透明导电层、10、p-gan层；11、i ngan/gan多量子阱层；12、n-gan层；13、钝化层；14、p电极层。
具体实施方式
54.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
55.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
56.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
57.本技术实施例提供一种led芯片的制备方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
58.s1、提供生长衬底，于所述生长衬底的表面生长外延结构；
59.在一些实施例中，上述生长衬底的材料选自蓝宝石、氮化铝薄膜、硅、碳化硅中的至少一种。
60.s3、于所述外延结构上形成金属反射层；
61.s4、于所述金属反射层上形成金属保护层，所述金属保护层的材料选自tiw；
62.s5、于所述金属保护层上形成n电极层；
63.s6、于所述n电极层上形成键合衬底；
64.s7、于所述外延结构的两侧形成p电极层。
65.当在本实施例中，tiw的导电性、可抗压性和质密性佳，使得由tiw材料制成的金属保护层具有更强的导电性、可抗压性和质密性，可以使led芯片成品的电压更低，改善整体电流结构，增强芯片的导电性，并对金属反射层的具有更好的保护性；由于金属反射层被破坏后，在进行其他步骤时对金属反射层会进一步形成破坏，进而产生溅影异常，故本技术可以避免后续工序作业时金属反射层被破坏，进而改善了vf(正向电压)和ir良率(漏电率)，在金属反射层保护程度得到提高后，lop1(全测亮度)也明显提升；使用本实施提供的制备方法制备得到的led芯片具有更高的发光通量和ir良率，增加了良品率。
66.进一步地，所述步骤s1、于所述生长衬底的表面生长外延结构，具体包括：于所述生长衬底上依次生长n-gan层、ingan/gan多量子阱层和p-gan层。
67.进一步地，所述步骤s1、于所述生长衬底的表面生长外延结构之后，还包括：于所述外延结构上光刻出mark点，并在所述外延结构上进行电感耦合等离子刻蚀，刻蚀深度达到n-gan层。
68.本实施例中，mark点用于后续工艺曝光时对准，以增加良品率。
69.进一步地，所述步骤s3、于所述外延结构上形成金属反射层，具体包括：
70.将ag和ni采用蒸镀或者溅射形成于所述外延结构上；
71.并通过碱液腐蚀出金属反射层的图形；
72.其中，碱液为氨水、双氧水、水的混合液。
73.本实施例中，所述金属反射层形成于所述p-gan层上。
74.进一步地，所述步骤s4、于所述金属反射层上形成金属保护层，具体包括：
75.将tiw溅射形成于所述金属反射层上，得到初始保护层；
76.于所述初始保护层上光刻保护层图形；
77.基于所述保护层图形腐蚀所述初始保护层，得到所述金属保护层。
78.本实施例中，通过溅射的制作方式可以提高金属反射层和金属保护层的粘附性和稳定性，可以更好的保护金属反射层，进而改善ir良率。
79.进一步地，所述基于所述保护层图形腐蚀所述初始保护层的步骤，具体包括：采用20至50℃的氨水、双氧水、磷酸混合液，所述氨水、双氧水、磷酸的比例1:1:3，对所述初始保护层进行20-60min的湿法腐蚀。
80.本实施例中，使用湿法腐蚀工艺，可以更精准的基于保护层图形进行腐蚀，进而制作具有更精确保护层图形的金属保护层。
81.可选地，上述氨水、双氧水、磷酸混合液的温度选自20℃、25℃、30℃、35℃、40℃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述氨水、双氧水、磷酸混合液的温度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
82.优选地，所述氨水、双氧水、磷酸混合液的温度为20至40℃；温度太高会导致腐蚀时间难以控制。
83.进一步地，所述步骤s5、于所述金属保护层上形成n电极层的步骤，具体包括：
84.于所述金属保护层上形成电极孔，所述电极孔延伸至所述n-gan层；
85.于所述金属保护层表面及所述电极孔内壁形成绝缘层；
86.于所述绝缘层上形成n电极层，所述n电极层与所述n-gan层接触。
87.本实施例中，制作电极孔在制备金属保护层之后，有金属保护层的阻挡，可以更好的保护金属反射层，避免金属反射层溅影异常，进一步改善了发光通量和ir良率。
88.本实施例中，所述n电极层采用电子束蒸镀工艺制备。
89.进一步地，所述步骤s6、于所述n电极层上形成键合衬底，具体包括：
90.于所述n电极层上依次形成阻挡层和键合层；
91.提供支撑衬底，于所述支撑衬底的表面生长粘结层；
92.将所述粘结层和所述键合层对准键合。
93.本实施例中，通过这种键合能轻松的实现led芯片p面和n面的翻转，从而成为后续
制作垂直结构led芯片的基础；而且大面积的金属键合能形成很好的导热效果。
94.本实施例中，所述阻挡层和键合层采用电子束蒸镀工艺制备。
95.本实施例中，所述键合层的材料选自n i/sn/au。
96.本实施例中，所述粘接层的材料选自cr/n i/sn/pt/au。
97.进一步地，所述步骤s6、于所述n电极层上形成键合衬底的之后，还包括：
98.去除所述生长衬底；
99.对所述外延结构去除了所述生长衬底后的表面进行粗糙化处理；
100.于粗糙化后的所述外延结构上光刻led图形；
101.基于所述led图形腐蚀所述外延结构，得到led芯片发光面。
102.本实施例中，所述去除所述生长衬底的步骤，具体包括：
103.对所述生长衬底进行研磨、减薄；
104.腐蚀去除剩余的所述生长衬底。
105.本实施例中，采用氢氟酸、硝酸、醋酸等进行腐蚀。
106.进一步地，所述对所述外延结构去除了所述生长衬底后的表面进行粗糙化处理的步骤，具体包括：
107.采用溶液百分比浓度为0.5％至30％、温度为20℃至50℃的hcl水溶液对所述外延结构进行表面处理；
108.采用溶液百分比浓度为2％至20％、温度为50℃至90℃的koh水溶液对所述外延结构进行粗化处理。
109.本实施例中，表面处理是为了使后续的粗化处理更有效，表面处理可以理解为清洗表面，避免外延结构表面有脏污、异物或者薄膜层遮挡而导致后续koh水溶液无法进行粗化处理。
110.本实施例中，使用热的碱性溶液或碱的熔融物和酸性溶液进行粗糙化处理，具体的，选用碱性溶液：koh水溶液、酸性溶液：hcl水溶液交替腐蚀，以便于光通过，增加发光通量。
111.可选地，上述koh水溶液的温度选自50℃、60℃、70℃、80℃、90℃中任意一者、或任意二者形成的范围。上述koh水溶液的浓度选自2％、5％、10％、15％、20％中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述koh水溶液的温度、浓度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
112.可选地，上述hcl水溶液的温度选自20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃中任意一者、或任意二者形成的范围。上述hcl水溶液的浓度选自0.5％、5％、10％、15％、20％、25％、30％中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述hcl水溶液的温度、浓度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
113.进一步地，采用溶液百分比浓度为2％至20％、温度为50℃至90℃的koh水溶液对所述外延结构进行粗化处理后，还包括：
114.采用溶液百分比浓度为0.5％至30％、温度为20℃至50℃的hcl水溶液对所述外延结构进行二次表面处理；
115.采用溶液百分比浓度为2％至20％、温度为50℃至90℃的koh水溶液对所述外延结构进行二次粗化处理。
116.本实施例中，对外延结构进行粗化处理后，使用hc l水溶液进行二次表面处理，便于后续更好的粗化；最后在使用koh水溶液进行二次粗化处理，有效提高粗化效果，使粗化更容易完成。
117.进一步地，所述基于所述led图形腐蚀所述外延结构的步骤，具体包括：
118.采用磷酸溶液腐蚀所述外延结构，所述磷酸溶液的温度为100至200℃，所述磷酸溶液的浓度为85％，腐蚀时间为0.5h-2h。
119.可选地，上述磷酸溶液的温度选自100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述磷酸溶液的温度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
120.可选地，上述腐蚀时间选自0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2h中任意一者、或任意二者形成的范围；上述腐蚀时间根据芯片的厚度进行选择。当然，上述腐蚀时间还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
121.进一步地，所述步骤s7、于所述外延结构的两侧形成p电极层，具体包括：
122.于所述led芯片发光面上沉积钝化层；
123.在一些实施例中，所述钝化层的材料选择sio2；
124.于所述钝化层上光刻电极图形；
125.基于所述电极图形腐蚀所述钝化层，以露出所述金属保护层；
126.在一些实施例中，采用湿法腐蚀所述钝化层；
127.于所述金属保护层上形成p电极层。
128.在一些实施例中，所述p电极层采用电子束蒸镀工艺制备。
129.本实施例中，所述p电极层的材料选自cr/t i/a l/pt/au。
130.进一步地,所述生长衬底和外延结构的厚度为2至20微米。
131.可选地，上述生长衬底和外延结构的整体厚度选自2微米、5微米、8微米、10微米、12微米、15微米、18微米、20微米中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述生长衬底和外延结构的整体厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
132.进一步地,所述金属反射层的厚度为200至1000纳米。
133.可选地，上述金属反射层的厚度选自200纳米、300纳米、400纳米、500纳米、600纳米、700纳米、800纳米、900纳米、1000纳米中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述金属反射层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
134.进一步地,所述金属保护层的厚度为6000至8000纳米。
135.可选地，上述金属保护层的厚度选自6000纳米、6500纳米、7000纳米、7500纳米、8000纳米中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述金属保护层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
136.进一步地,所述n电极层的厚度为5000至20000埃。
137.可选地，上述n电极层的厚度选自5000埃、8000埃、10000埃、12000埃、15000埃、18000埃、20000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述n电极层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
138.进一步地,所述阻挡层的厚度为2000至5000埃。
139.可选地，上述阻挡层的厚度选自2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃、5000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述阻挡层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
140.进一步地,所述键合层的厚度为10000至30000埃。
141.可选地，上述键合层的厚度选自10000埃、15000埃、20000埃、25000埃、30000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述键合层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
142.进一步地,所述粘结层的厚度为500至2000埃。
143.可选地，上述粘结层的厚度选自500埃、1000埃、1500埃、2000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述粘结层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
144.进一步地,所述p电极层的厚度为10000至20000埃。
145.可选地，上述p电极层的厚度选自10000埃、12000埃、15000埃、18000埃、20000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述p电极层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
146.进一步地,所述钝化层的厚度为500至10000埃。
147.可选地，上述钝化层的厚度选自500埃、1000埃、2000埃、3000埃、4000埃、5000埃、6000埃、7000埃、8000埃、9000埃、10000埃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述钝化层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
148.本技术实施例还提供一种led芯片，如图2所示，所述led芯片采用如上所述的led芯片的制备方法制备得到。
149.在本实施例中，tiw的导电性、可抗压性和质密性佳，使得由tiw材料制成的金属保护层具有更强的导电性、可抗压性和质密性，可以使led芯片成品的电压更低，改善整体电流结构，增强芯片的导电性，并对金属反射层的具有更好的保护性，避免后续工序作业时金属反射层被破坏，改善了vf(正向电压)和ir良率(漏电率)，在金属反射层保护程度得到提高后，lop1(全测亮度)也明显提升；使用本实施提供的制备方法制备得到的led芯片具有更高的发光通量和ir良率，增加了良品率。
150.进一步地，所述led芯片从下往上依次包括：支撑衬底1、粘结层2、键合层3、阻挡层4、n电极层5、绝缘层6、金属保护层7、金属反射层8、p-gan层10、i ngan/gan多量子阱层11、n-gan层12、钝化层13、p电极14。
151.以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
152.实施例1：
153.led芯片结构：从下往上依次包括：支撑衬底、粘结层、键合层、阻挡层、n电极层、绝缘层、金属保护层(tiw)、金属反射层、p-gan层、ingan/gan多量子阱层、n-gan层、钝化层、p电极层。
154.led芯片制备方法：
155.1)在生长衬底上生长n-gan层、ingan/gan多量子阱层和p-gan层，形成外延结构，外延结构的厚度为2～20μm。
156.2)在步骤1)所得的外延结构上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制备金属反射层，
再用光刻工艺制作出金属反射层图形，采用氨水、双氧水、水的混合溶液对金属反射层进行腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；其中，金属反射层为ni和ag结构，金属反射层厚度为200-1000nm。
157.3)在步骤2)所得的金属反射层上制作金属保护层，先使用溅射机溅射tiw，通过光刻、化学药水湿法腐蚀制作保护层图形，使用的化学药水为氨水、双氧水、磷酸的混合液，温度为20至40℃，金属保护层厚度为6000-8000nm。
158.4)在步骤3)所得的外延结构上，使用光刻工艺制作n电极孔图形，并进行电感耦合等离子刻蚀，刻蚀深度达到n-gan层。
159.5)在步骤4)所得的外延片上使用气相沉积方法制作绝缘层，并使用光刻工艺制作出绝缘层的图案，并对图案使用boe湿法腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；绝缘层由si3n4、sio2组成，厚度为500nm～1000nm。
160.6)在步骤5)的基础上用电子束蒸镀的方法从上到下依次蒸镀n电极层、阻挡层和键合层。
161.7)在支撑衬底上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制作粘结层。
162.8)将步骤6)所得的键合层和步骤7)所得的粘结层对准键合，实现led芯片p面和n面的翻转。
163.9)对所得步骤8)的基础上，进行研磨、减薄、再通过化学药水进行腐蚀生长衬底；化学药水为氢氟酸、硝酸、醋酸。
164.10)使用热的碱性溶液或碱的熔融物和酸性溶液对步骤10)所得的芯片的表面进行粗糙化处理；选用koh水溶液和hcl水溶液交替腐蚀，koh水溶液百分比浓度为0.05％～10％，温度为20℃～90℃。hcl水溶液百分百0.5％-30％,温度为20℃-50℃。
165.11)在步骤10)的基础上制作光刻led图形，使用100至200℃的磷酸溶液腐蚀外延结构，腐蚀时间为25-40mi n，得到led芯片发光面。
166.12)在步骤11)所得的led芯片发光面上沉积钝化层，在led芯片上制作光刻电极图形，使用湿法腐蚀对电极图案处进行腐蚀，使电极图案处露出芯片表面；
167.13)在步骤12)所得的led芯片上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制作p电极层，得到垂直结构led芯片。
168.对比例1：
169.led芯片结构：从下往上依次包括：支撑衬底、粘结层、键合层、阻挡层、n电极层、绝缘层、金属保护层(ti、cr、au、pt)、金属反射层、p-gan层、ingan/gan多量子阱层、n-gan层、钝化层、p电极层。
170.led芯片制备方法：
171.1)在生长衬底上生长n-gan层、ingan/gan多量子阱层和p-gan层，形成外延结构，外延结构的厚度为2～20μm。
172.2)在步骤1)所得的外延结构上，使用光刻工艺制作mark点及n电极孔图形，并进行电感耦合等离子刻蚀，刻蚀深度达到n-gan层。
173.3)在步骤2)所得的外延结构上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制备金属反射层，再用光刻工艺制作出金属反射层图形，采用氨水、双氧水、水的混合溶液对金属反射层进行腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；其中，金属反射层为ni和ag结构，金属反射层
厚度为200-1000nm。
174.4)在步骤3)所得的外延结构上使用电子束蒸镀的方法制备金属保护层，先光刻制作图形，然后通过蒸镀ti、cr、au、pt组合结构，其中总厚度为1000nm-1500nm，通过剥离的方式去除多余的金属，制作出保护层图形。
175.5)至步骤13)与实施例相同作业，依次进行绝缘层、n电极层、阻挡层、键合层、粘结层、钝化层、p电极层的制备。
176.实验测试分析：采用上述实施例1制备方法和对比例1制备方法分别制备三种尺寸大小的led芯片，包括a尺寸、b尺寸和c尺寸，其中，a尺寸小于b尺寸，b尺寸小于c尺寸；将上述实施例1和对比例1得到的led芯片进行外观良率、vf和ir良率对比，且进行对比的实施例1和对比例1的尺寸相同，结果如下表1至表3：
[0177][0178]
表1
[0179][0180]
表2
[0181][0182]
表3
[0183]
从多组数据中可知，实施例1的三种尺寸大小的led芯片的金属反射层溅影异常率均小于对比例1、vf均值均小于对比例1、ir良率均大于对比例1，说明采用tiw材料的金属保护层相较于现有的采用ti、cr、au、pt材料的金属保护层具有良好的可抗压性和质密性，更好的保护底下金属反射层；且实施例1的电极孔在金属保护层之后制备，避免金属反射层的ag被破坏，防止制备电极孔时出现金属反射层存在溅影异常；使led芯片的vf更低，ir良率更高。
[0184]
进一步地，如图3所示，所述步骤s3、于所述外延结构上形成金属反射层的步骤之前，还包括：
[0185]
s2、于所述外延结构上形成透明导电层；
[0186]
其中，所述透明导电层的材料选自掺杂的zno；
[0187]
所述掺杂的元素包括ga、si、al、b、i n中至少一种。
[0188]
本实施例中，zno透明导电层的膜层电阻低，使其具有良好的欧姆接触；而膜层电阻低可以使电流能更均匀的流通到芯片最末端，使其具有良好的电流分布；透明导电层的光穿透率高，使更多的光从芯片发散出去，有效提升单位面积发光效率，在相同的发光面积条件下比传统芯片发光效率更高，改变了传统led芯片发光不均和发光效率低的现象。
[0189]
进一步地，所述步骤s2、于所述外延结构上形成透明导电层的步骤，具体包括：
[0190]
采用含锌合金靶材，在预设溅射气体下进行磁控溅射，在所述外延结构上形成zno，得到初始导电层；对初始导电层进行退火，得到透明导电层。
[0191]
本实施例中，在外延结构上使用磁控溅射的方法进行初始导电层的制备，制备完成后进行快速退火，使其与p-gan层形成良好的欧姆接触。
[0192]
本实施例中，所述含锌合金靶材为zn/al合金靶材(al占比1％)。
[0193]
本实施例中，所述预设溅射气体为氧气(o2)或氩气(ar)。
[0194]
本实施例中，退火温度为250～850℃。
[0195]
可选地，上述退火温度选自250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述退火温度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
[0196]
进一步地，所述于所述外延结构上形成透明导电层的步骤之后，还包括：
[0197]
通过碱液腐蚀出透明导电层的图形；
[0198]
其中，碱液为氨水、双氧水、水的混合液。
[0199]
进一步地，所述透明导电层的厚度为40纳米至300纳米。
[0200]
可选地，上述透明导电层的厚度选自40纳米、100纳米、150纳米、200纳米、250纳米、300纳米、350纳米、400纳米中任意一者、或任意二者形成的范围。当然，上述透明导电层的厚度还可以是其他数值，本技术在此不进行限制。
[0201]
本技术实施例还提供一种led芯片，如图4所示，所述led芯片采用如上所述的led芯片的制备方法制备得到。
[0202]
进一步地，所述led芯片从下往上依次包括：支撑衬底1、粘结层2、键合层3、阻挡层4、n电极层5、绝缘层6、金属保护层7、金属反射层8、透明导电层9、p-gan层10、i ngan/gan多量子阱层11、n-gan层12、钝化层13、p电极14。
[0203]
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
[0204]
实施例2：
[0205]
led芯片结构：从下往上依次包括：支撑衬底、粘结层、键合层、阻挡层、n电极层、绝缘层、金属保护层(tiw)、金属反射层、透明导电层(zno)、p-gan层、ingan/gan多量子阱层、n-gan层、钝化层、p电极层。
[0206]
led芯片制备方法：
[0207]
1)在生长衬底上生长n-gan层、ingan/gan多量子阱层和p-gan层，形成外延结构，外延结构的厚度为2～20μm。
[0208]
2)在步骤1)所得的外延片上使用磁控溅射的方法制备zno透明导电层，制备完成后进行快速退火，退火温度为500℃，制程中需通入氮气(气体流量可根据实际情况进行调配)；其中zno透明导电层由掺杂al元素的氧化锌组成，zno透明导电层的厚度为40nm
[0209]
3)在步骤2)所得的外延片上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制备金属反射层，再用光刻工艺制作出金属反射层图形，采用氨水、双氧水、水的混合溶液对金属反射层进行腐蚀，然后使用盐酸系溶液对zno透明导电层进行腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；其中，金属反射层为ni和ag结构，金属反射层厚度为200-1000nm。
[0210]
4)在步骤3)所得的金属反射层上制作金属保护层，先使用溅射机溅射tiw，通过光刻、化学药水湿法腐蚀制作保护层图形，使用的化学药水为氨水、双氧水、磷酸的混合液，温度为20至40℃，金属保护层厚度为6000-8000nm。
[0211]
5)在步骤4)所得的外延结构上，使用光刻工艺制作出n电极孔图形，并在外延结构上进行电感耦合等离子刻蚀，刻蚀深度达到n-gan层。
[0212]
6)在步骤5)所得的外延片上使用气相沉积方法制作绝缘层，并使用光刻工艺制作出绝缘层的图案，并对图案使用boe湿法腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；绝缘层由si3n4、sio2组成，厚度为500nm～1000nm。
[0213]
7)在步骤6)的基础上用电子束蒸镀的方法从上到下依次蒸镀n电极层、阻挡层和键合层。
[0214]
8)在支撑衬底上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制作粘结层。
[0215]
9)将步骤7)所得的键合层和步骤8)所得的粘结层对准键合，实现led芯片p面和n面的翻转。
[0216]
10)对所得步骤9)的基础上，进行研磨、减薄、再通过化学药水进行腐蚀生长衬底；化学药水为氢氟酸、硝酸、醋酸。
[0217]
11)使用热的碱性溶液或碱的熔融物和酸性溶液对步骤10)所得的芯片的表面进行粗糙化处理；选用koh水溶液和hcl水溶液交替腐蚀，koh水溶液百分比浓度为0.05％～10％，温度为20℃～90℃。hcl水溶液百分百0.5％-30％,温度为20℃-50℃。
[0218]
12)在步骤11)的基础上制作光刻led图形，使用100至200℃的磷酸溶液腐蚀外延结构，腐蚀时间为25-40min，得到led芯片发光面。
[0219]
13)在步骤12)所得的led芯片发光面上沉积钝化层，在led芯片上制作光刻电极图形，使用湿法腐蚀对电极图案处进行腐蚀，使电极图案处露出芯片表面；
[0220]
14)在步骤13)所得的led芯片上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制作p电极层，得到垂直结构led芯片。
[0221]
对比例2：
[0222]
led芯片结构：从下往上依次包括：支撑衬底、粘结层、键合层、阻挡层、n电极层、绝缘层、金属保护层(ti、cr、au、pt)、金属反射层、透明导电层(ito)、p-gan层、ingan/gan多量子阱层、n-gan层、钝化层、p电极层。
[0223]
led芯片制备方法：
[0224]
1)在生长衬底上生长n-gan层、ingan/gan多量子阱层和p-gan层，形成外延结构，
外延结构的厚度为2～20μm。
[0225]
2)在步骤1)所得的外延片上使用电子束蒸镀的方法制备ito透明导电层，制备完成后进行快速退火，退火温度为550℃，制程中需通入氮气(气体流量可根据实际情况进行调配)；其中ito透明导电层由掺杂sn元素的氧化铟组成，ito透明导电层的厚度为40nm
[0226]
3)在步骤2)所得的外延片上使用电子束蒸镀或者溅射的方法制备金属反射层，再用光刻工艺制作出金属反射层图形，采用氨水、双氧水、水的混合溶液对金属反射层进行腐蚀，然后使用ito蚀刻液对ito透明导电层进行腐蚀，最后使用有机去胶溶液清洗掉光刻胶；其中，金属反射层为ni和ag结构，金属反射层厚度为200-1000nm。
[0227]
4)在上述步骤制作所得的金属反射层上制作金属保护层，先光刻制作图形，然后通过蒸镀ti、cr、au、pt组合结构，其中总厚度为1000nm-1500nm，通过剥离的方式去除多余的金属，制作出保护层图形。
[0228]
步骤5)至步骤14)与实施例2的步骤5)至步骤14)相同，依次进行绝缘层、n电极层、阻挡层、键合层、粘结层、钝化层、p电极层的制备。
[0229]
实验测试分析：采用上述实施例2制备方法和对比例2制备方法分别制备三种尺寸大小的led芯片，包括a尺寸、b尺寸和c尺寸，其中，a尺寸小于b尺寸，b尺寸小于c尺寸；将上述实施例2和对比例2得到的led芯片进行外观良率、电性对比，且进行对比的实施例2和对比例2的尺寸相同，结果如下表4至表6：
[0230][0231]
表4
[0232][0233]
表5
[0234][0235]
表6
[0236]
从多组数据中可知，实施例2的三种尺寸大小的led芯片的金属反射层溅影异常率均小于对比例2、vf均值均小于对比例2、ir良率均大于对比例2、发光功率及效率均大于对比例2，说明采用zno透明导电层及tiw材料的金属保护层组合相较于现有的采用ito透明导电层及ti、cr、au、pt材料的金属保护层组合具有良好的欧姆接触、电流分布、光穿透率及可抗压性和质密性，有效降低vf、提升单位面积发光效率、能更好的保护底下金属反射层；且实施例2的电极孔在金属保护层之后制备，避免金属反射层的ag被破坏，防止制备电极孔时出现金属反射层存在溅影异常，使led芯片的ir良率更高。
[0237]
显然，以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本技术的较佳实施例，但并不限制本技术的专利范围。本技术可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本技术说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本技术专利保护范围之内。