本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光二極管領(lǐng)域，尤其是涉及一種ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片及其制備方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管（LED）具有高光效、低能耗、長(zhǎng)壽命、高安全性、高環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，是一種有廣闊應(yīng)用前景的照明方式，受到越來(lái)越多國(guó)家的重視，目前LED已廣泛應(yīng)用于高效固態(tài)照明領(lǐng)域中，如顯示屏、汽車(chē)用燈、背光源、交通信號(hào)燈、景觀(guān)照明等。

如圖1所示，常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管包含GaAs襯底100、緩沖層101、n-AIGaInP限制層102、MQW多量子阱有源層103、p-AIGaInP限制層104和p-GaP窗口層105，金屬電極層106直接設(shè)置在p-GaP窗口層105上，在GaAs襯底100背面設(shè)置有背電極層107。由于常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管的出光層為p-GaP窗口層105，同時(shí)p-GaP窗口層105也起著歐姆接觸層和電流擴(kuò)展的重要作用，這就會(huì)使電流容易集中從與電極接觸的正下方區(qū)域流過(guò)，即電極正下方區(qū)域的電流密度增加，不能使電流得到充分的擴(kuò)展，從而降低LED的發(fā)光效率。ITO薄膜相比p-GaP窗口層105具有良好的橫向電流擴(kuò)展性，同時(shí)具有透過(guò)率高、導(dǎo)電性好、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且與p-GaP窗口層105的粘附性好，因此，ITO薄膜通常被用于作為提高AlGaInP基芯片亮度的透明電極材料。在實(shí)際應(yīng)用中，在p-GaP窗口層105上面生長(zhǎng)一層ITO薄膜，然后再沉積金屬電極層106，作為焊盤(pán)材料使用，在對(duì)焊盤(pán)的焊線(xiàn)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)很容易出現(xiàn)ITO薄膜脫落、金屬電極層106脫落異常的問(wèn)題，導(dǎo)致其焊盤(pán)性能和芯片使用可靠性受到嚴(yán)重影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種便于生產(chǎn)、發(fā)光效率高、焊線(xiàn)可靠性高的ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片的制備方法。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片，包括GaAs襯底，在GaAs襯底的上面依次設(shè)有緩沖層、n-AlGaInP限制層、MQW多量子阱有源層、p-AlGaInP限制層、p-GaP窗口層和AlGaInP粗化層， AlGaInP粗化層為圖案化的AlGaInP粗化層，在圖案化的AlGaInP粗化層上設(shè)有ITO薄膜層，在ITO薄膜層上設(shè)有圖案化的ITO薄膜接觸層，在圖案化的ITO薄膜接觸層上設(shè)有金屬電極層，在GaAs襯底的下面設(shè)有背電極層，特征是：所述金屬電極層包括主電極和擴(kuò)展電極，其中：主電極連接在圖案化的AlGaInP粗化層上，擴(kuò)展電極連接在ITO薄膜層上。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種帶ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片的制備方法，特征是：

具體步驟如下：

（1）、制作發(fā)光二極管外延片：在GaAs襯底的上面依次外延生長(zhǎng)緩沖層、n-AIGaInP限制層、MQW多量子阱有源層、p-AIGaInP限制層、p-GaP窗口層和AlGaInP粗化層，完成發(fā)光二極管外延片制作；

（2）、在AlGaInP粗化層上制作圖案化的粗化層：采用AlGaInP粗化溶液對(duì)AlGaInP粗化層進(jìn)行粗化處理，在AlGaInP粗化層上采用PECVD生長(zhǎng)第一介質(zhì)膜層；采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的第一介質(zhì)膜層，利用AlGaInP腐蝕液對(duì)沒(méi)有第一介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將第一介質(zhì)膜層去除；

（3）、在圖案化的AlGaInP粗化層上制作ITO薄膜層；

（4）、在ITO薄膜層上制作圖案化的ITO薄膜接觸層：在ITO薄膜層上采用PECVD生長(zhǎng)一層第二介質(zhì)膜層；采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的第二介質(zhì)膜層，利用ITO腐蝕液對(duì)沒(méi)有第二介質(zhì)膜層保護(hù)的區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將第二介質(zhì)膜層去除；

（5）、在圖案化的ITO薄膜接觸層上制作金屬電極層：采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層，主電極形成于AlGaInP粗化層上，擴(kuò)展電極形成于ITO薄膜層上；

（6）、在GaAs襯底的下側(cè)面制作背電極層。

在步驟（2、4）中，PECVD制作的第一介質(zhì)膜層、第二介質(zhì)膜層均由SiO2或 SiNxOy絕緣材料或前述的任意組合之一制成，其中 x>0，0<y<2。目的是獲得穩(wěn)定的臨時(shí)圖案化介質(zhì)膜層，以避免腐蝕時(shí)對(duì)ITO薄膜層的影響，從而制作出設(shè)計(jì)好的圖案化的ITO薄膜接觸層。

在步驟（2）中，AlGaInP粗化層的粗化深度為350±50nm，從而既能得到粗化的AlGaInP粗化層，又避免了接觸層的周?chē)鷧^(qū)域臺(tái)階差較大，更容易制作金屬電極層。

在步驟（5）中，蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層的材料為 Cr、Pt、Ti、Al或Au中的一種或前述的任意組合之一。

本發(fā)明采用引入圖案化的AlGaInP粗化層，進(jìn)而采用AlGaInP粗化溶液對(duì)AlGaInP粗化層進(jìn)行可控深度的粗化；其次在圖案化的ITO薄膜接觸層上采用蒸鍍方式制作金屬電極層，金屬電極層包括主電極和擴(kuò)展電極，其中作為焊盤(pán)的主電極直接連接在經(jīng)過(guò)粗化的AlGaInP粗化層上，從而避免了在焊線(xiàn)測(cè)試時(shí)造成ITO薄膜層脫落，另一方面，擴(kuò)展電極層連接在ITO薄膜層上，擴(kuò)展電極起到了降低接觸電壓的作用，這對(duì)于主電極也起到了防護(hù)的作用，同時(shí)擴(kuò)展電極自身因?yàn)槠淝度胧浇Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，因而穩(wěn)定性好，從而提高了整個(gè)金屬電極層的附著性和完整性，確保了發(fā)光二極管的工作電壓穩(wěn)定，提高了產(chǎn)品的焊線(xiàn)可靠性和發(fā)光效率，極大地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和良率。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的常規(guī)AlGaInP發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的步驟（1）的截面示意圖；

圖4為本發(fā)明的步驟（2）的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明的步驟（3）的截面示意圖；

圖6為本發(fā)明的步驟（4）的截面示意圖；

圖7為本發(fā)明的步驟（5）的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

一種ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片，包括GaAs襯底100，在GaAs襯底100的上面依次設(shè)有緩沖層101、n-AlGaInP限制層102、MQW多量子阱有源層103、p-AlGaInP限制層104、p-GaP窗口層105和AlGaInP粗化層106， AlGaInP粗化層106為圖案化的AlGaInP粗化層，在圖案化的AlGaInP粗化層106上設(shè)有ITO薄膜層107，在ITO薄膜層107上設(shè)有圖案化的ITO薄膜接觸層，在圖案化的ITO薄膜接觸層上設(shè)有金屬電極層108，在GaAs襯底100的下面設(shè)有背電極層201，所述金屬電極層108包括主電極和擴(kuò)展電極，其中：主電極連接在圖案化的AlGaInP粗化層106上，擴(kuò)展電極連接在ITO薄膜層107上。

一種帶ITO薄膜結(jié)構(gòu)的LED芯片的制備方法，具體步驟如下：

（1）、制作發(fā)光二極管外延片：如圖3所示，在GaAs襯底100的上面采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）依次外延生長(zhǎng)緩沖層101、n-AIGaInP限制層102、MQW多量子阱有源層103、p-AIGaInP限制層104、p-GaP窗口層105和AlGaInP粗化層106，完成發(fā)光二極管外延片制作；其中：p-GaP窗口層105的表層高摻雜層的厚度優(yōu)選500±50埃，摻雜濃度優(yōu)選5×1019cm-3以上，AlGaInP粗化層106優(yōu)選厚度為8000±500埃；

（2）、在AlGaInP粗化層106上制作圖案化的粗化層：如圖4所示，采用AlGaInP粗化溶液對(duì)AlGaInP粗化層106進(jìn)行粗化處理，粗化優(yōu)選深度為350±50nm；

（3）、在AlGaInP粗化層106上采用PECVD生長(zhǎng)一層第一介質(zhì)膜層；采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的第一介質(zhì)膜層，利用AlGaInP腐蝕液對(duì)沒(méi)有第一介質(zhì)膜層的保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將第一介質(zhì)膜層去除；在圖案化的AlGaInP粗化層106上采用蒸發(fā)鍍膜方法蒸鍍ITO薄膜層107，ITO薄膜層107優(yōu)選厚度為3000±200埃；

（4）、在ITO薄膜層107上制作圖案化的ITO薄膜接觸層：在ITO薄膜層上采用PECVD生長(zhǎng)第二介質(zhì)膜層，第二介質(zhì)膜層優(yōu)選厚度為2000±100埃；采用光刻和濕法蝕刻方式制作出圖案化的第二介質(zhì)膜層，利用ITO腐蝕液對(duì)沒(méi)有第二介質(zhì)膜層保護(hù)區(qū)域進(jìn)行腐蝕，利用介質(zhì)膜腐蝕液將第二介質(zhì)膜層去除；

（5）、在圖案化的ITO薄膜接觸層上采用負(fù)膠套刻和蒸鍍方式制作圖案化的金屬電極層108：主電極為圓形，直徑90um，擴(kuò)展電極為矩形，長(zhǎng)度為20um，寬度為10um，材料為Cr/Au，厚度50/2500nm。主電極形成于AlGaInP粗化層106上，擴(kuò)展電極形成于ITO薄膜接觸層上；

（6）、在GaAs襯底100的另一側(cè)面制作背電極層201，電極材料采用AuGeNi/Au,厚度為150/200nm。而后在420℃的氮?dú)夥諊羞M(jìn)行熔合，以獲得背電極層201和GaAs襯底100形成良好的歐姆接觸，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)了金屬電極層108與圖案化ITO接觸層107附著性。