一种LED芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种LED芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型Al

LED chip and manufacturing method thereof

The invention discloses an LED chip and a manufacturing method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. The LED chip includes a substrate, an undoped AlN buffer layer, an undoped GaN layer, a N type GaN layer, a multiple quantum well layer, and a P type Al, sequentially stacked on a substrate

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种LED芯片及其制作方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)的发光效率不断提高，在各种彩色显示屏、装饰灯、指示灯、白光照明灯等方面得到了广泛的应用，但LED的发光效率还没有达到理想的目标。LED的发光效率由内量子效率和光提取效率两方面决定，现有蓝光GaN基LED的内量子效率已经很高，主要是提高LED的光提取效率。目前采用沉淀法在LED的电流扩展层上制作一层ZnO种子层，再采用水热法生长ZnO纳米棒阵列，以提高LED的发光效率。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：沉淀法制作的ZnO种子结合不紧密，结构容易被破坏，LED发光效率的提高效果较差。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种LED芯片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种LED芯片，所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlyGa1-yN层、P型GaN层、ITO电流扩展层，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层，所述ITO电流扩展层上设有延伸至所述N型GaN层的凹槽，N型电极设置在所述N型GaN层上，P型电极设置在所述ITO电流扩展层上，所述LED芯片还包括若干TiO2纳米棒，所述若干TiO2纳米棒以阵列方式设置在所述ITO电流扩展层上。可选地，所述TiO2纳米棒的直径为20～80nm。可选地，所述TiO2纳米棒的高度为300～500nm。可选地，所述TiO2纳米棒沿(101)晶向生长。另一方面，本专利技术实施例提供了一种LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：采用金属有机化合物化学气相沉积技术在衬底上依次外延生长未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlyGa1-yN层、P型GaN层，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层；采用蒸镀技术在所述P型GaN层上形成ITO电流扩展层；采用光刻技术和刻蚀技术在所述ITO电流扩展层上开设延伸至所述N型GaN层的凹槽；在所述N型GaN层上设置N型电极，在所述ITO电流扩展层上设置P型电极；采用光刻技术在所述凹槽内、以及所述N型电极和所述P型电极上形成光刻胶；采用水热法在所述ITO电流扩展层和所述光刻胶上生长若干TiO2纳米棒，所述若干TiO2纳米棒以阵列方式设置；采用去胶液去除所述光刻胶和所述光刻胶上的TiO2纳米棒；裂片得到若干相互独立的LED芯片。具体地，所述采用水热法在所述ITO电流扩展层和所述光刻胶上生长若干TiO2纳米棒，包括：将所述衬底放置在水热反应釜中由钛酸四丁酯和盐酸组成的混合溶液内进行反应，在所述ITO电流扩展层和所述光刻胶上形成所述若干TiO2纳米棒；反应完成后将所述混合溶液的温度恢复至所述水热反应釜所在环境的温度；从所述水热反应釜中取出所述衬底，采用去离子水进行冲洗，并采用氮气吹干。可选地，所述混合溶液中钛的浓度为0.02～0.2mol/L，所述混合溶液的pH值为6～8。优选地，反应的温度为100～200℃，反应的时间为1～10小时。可选地，所述TiO2纳米棒的直径为20～80nm。可选地，所述TiO2纳米棒的高度为300～500nm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在ITO电流扩展层上以阵列方式设置若干TiO2纳米棒，TiO2绿色无毒、催化活性高，化学稳定性好、成本低廉，TiO2纳米棒与ZnO纳米棒具有相似的光电性能，利用其独特的几何结构减少光的吸收，同时TiO2纳米棒的形成可以直接采用ITO电流扩展层作为种子层，种子层结合紧密，不容易被破坏，能够明显提高LED的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。图1是本专利技术实施例一提供的一种LED芯片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种LED芯片的制作方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种LED芯片，参见图1，该LED芯片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的未掺杂AlN缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、多量子阱层5、P型AlyGa1-yN层6、P型GaN层7、氧化铟锡(英文：Indiumtinoxide，简称：ITO)电流扩展层8，0.1＜y＜0.5。多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层。ITO电流扩展层8上设有延伸至N型GaN层4的凹槽，N型电极9设置在N型GaN层4上，P型电极10设置在ITO电流扩展层8上。在本实施例中，该LED芯片还包括若干TiO2纳米棒11，若干TiO2纳米棒11以阵列方式设置在ITO电流扩展层8上。可选地，TiO2纳米棒的直径可以为20～80nm。可选地，TiO2纳米棒的高度可以为300～500nm。可选地，TiO2纳米棒沿(101)晶向生长。可选地，衬底可以为适用于红黄光LED的GaAs衬底，也可以为适用于蓝绿光LED的蓝宝石衬底、SiC衬底或者GaN衬底。本专利技术实施例通过在ITO电流扩展层上以阵列方式设置若干TiO2纳米棒，TiO2绿色无毒、催化活性高，化学稳定性好、成本低廉，TiO2纳米棒与ZnO纳米棒具有相似的光电性能，利用其独特的几何结构减少光的吸收，同时TiO2纳米棒的形成可以直接采用ITO电流扩展层作为种子层，种子层结合紧密，不容易被破坏，能够明显提高LED的发光效率。实施例二本专利技术实施例提供了一种LED芯片的制作方法，适用于制作实施例一提供的LED芯片，参见图2，该制作方法包括：步骤201：采用金属有机化合物化学气相沉积(英文：metalorganicchemicalvapourdeposition，简称：MOCVD)技术在衬底上依次外延生长未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlyGa1-yN层、P型GaN层，0.1＜y＜0.5，多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层。可选地，衬底可以为适用于红黄光LED的GaAs衬底，也可以为适用于蓝绿光LED的蓝宝石衬底、SiC衬底或者GaN衬底。步骤202：采用蒸镀技术在P型GaN层上形成ITO电流扩展层。步骤203：采用光刻技术和刻蚀技术在ITO电流扩展层上开设延伸至N型GaN层的凹槽。具体地，该步骤203可以包括：在ITO电流扩展层上涂覆一层光刻胶；采用光刻技术部分光刻胶；在光刻胶的保护下，采用电感耦合等离子体(英文：InductiveCoupledPlasma，简称：ICP)刻蚀技术在ITO电流扩展层上开设延伸至N型GaN层的凹槽；去除光刻胶。步骤204：在N型GaN层上设置N型电极，在ITO电流扩展层上设置P型电极。步骤205：采用光刻技术在凹槽内、以及N型电极和P型电极上形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED芯片，所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型Al

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlyGa1-yN层、P型GaN层、ITO电流扩展层，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层，所述ITO电流扩展层上设有延伸至所述N型GaN层的凹槽，N型电极设置在所述N型GaN层上，P型电极设置在所述ITO电流扩展层上，其特征在于，所述LED芯片还包括若干TiO2纳米棒，所述若干TiO2纳米棒以阵列方式设置在所述ITO电流扩展层上。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述TiO2纳米棒的直径为20～80nm。3.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述TiO2纳米棒的高度为300～500nm。4.根据权利要求1或2所述的LED芯片，其特征在于，所述TiO2纳米棒沿(101)晶向生长。5.一种LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：采用金属有机化合物化学气相沉积技术在衬底上依次外延生长未掺杂AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlyGa1-yN层、P型GaN层，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层；采用蒸镀技术在所述P型GaN层上形成ITO电流扩展层；采用光刻技术和刻蚀技术在所述ITO电流扩展层上开设延伸至所述N...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁涛，郭炳磊，葛永晖，吕蒙普，胡加辉，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33