一种发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管芯片，包括：衬底；以及，在所述衬底上依次形成的缓冲层、第一类型半导体层、发光层、电子阻挡层、第二类型半导体层和电流扩散层；所述电子阻挡层上排布有孔洞，所述孔洞向下延伸至发光层表面。该发光二极管芯片，通过在电子阻挡层上蚀刻出规则排布的孔洞，可有效释放电子阻挡层与多量子阱发光层中之间的应力，从而减小极化场强带来的影响，提高LED芯片的发光效率。本发明专利技术还提供一种发光二极管芯片的制作方法。

A Light Emitting Diode Chip and Its Fabrication Method

The invention provides a light emitting diode chip, which comprises a substrate, a buffer layer formed on the substrate in turn, a first type semiconductor layer, a light emitting layer, an electronic barrier layer, a second type semiconductor layer and a current diffusion layer, and a hole arranged on the electronic barrier layer, which extends downward to the surface of the light emitting layer. By etching regularly arranged holes on the electronic barrier layer, the stress between the electronic barrier layer and the multi-quantum well luminescent layer can be effectively released, thus reducing the influence of polarization field and improving the luminescent efficiency of the LED chip. The invention also provides a method for manufacturing a light emitting diode chip.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，具体的，涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
现通常的氮化镓发光二极管结构包含有衬底、n型半导体层、多量子阱发光层、电子阻挡层、p型半导体层以及透明导电层结构。上述结构的多量子阱发光层一般采用InGaN/GaN多量子阱结构作为发光层，其中发光区域为InGaN阱层，由于InGaN与GaN之间存在晶格失配，使得InGaN/GaN多量子阱内存在严重的极化场强，该极化场强导致进入量子阱的电子和空穴发生相分离，严重影响发光效率，且晶格失配越大，极化场强越强，对发光效率的影响越严重。另一方面，由于氮化镓LED结构中，n型层电子的浓度比较高，可以达到1021/cm3数量级，并且迁移率较大，可以达到200~500cm2/V.S，而p型层中空穴的载流子浓度非常小，只有1017/cm3数量级左右，比电子要小三个数量级，并且空穴的迁移率叶非常小，只有5~20cm2/V.比电子的迁移率小非常多，因此电子通常溢流到p层与空穴发生非辐射符合，这大大降低了发光效率。为了解决这个问题，通常采用在多量子阱发光层与p型层之间插入一能带较高的电子阻挡层来阻挡电子的溢流。但该电子阻挡层与发光层之间存在晶格失配，晶格失配越大，则极化场强更大，严重影响了发光效率。如何在提高电子阻挡层作用的同时降低其对发光效率的影响，成为提高LED发光效率的关键。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题之一，提供一种发光二极管芯片，该发光二极管芯片可减小电子阻挡层与发光层之间的极化场强，提高发光效率。本专利技术提供一种发光二极管芯片，包括：衬底；以及，在所述衬底上依次形成的缓冲层、第一类型半导体层、发光层、电子阻挡层、第二类型半导体层和电流扩散层；所述电子阻挡层上排布有孔洞，所述孔洞向下延伸至发光层表面。在一个实施例中，所述发光层为InGaN/GaN多量子阱层。在一个实施例中，所述电子阻挡层为AlGaN层，其中Al的百分比含量为15-50%。在一个实施例中，所述孔洞的直径为0.3-3.0微米。在一个实施例中，相邻孔洞之间的间距为0.3-3.0微米。在一个实施例中，所述缓冲层包括：半导体成核层，所述半导体成核层设置在所述衬底上；以及半导体本征层，所述半导体层本征层设置在所述半导体成核层以及所述第一类型半导体层之间。在一个实施例中，发光二极管芯片进一步包括：应力释放层，所述应力释放层设置在所述第一类型半导体层以及所述发光层之间，所述应力释放层为多周期的InGaN/GaN层。本专利技术还提供一种发光二极管芯片的制作方法，包括提供衬底；在衬底上依次形成缓冲层、第一类型半导体层、发光层和电子阻挡层；在电子阻挡层上制作具有规则排布孔洞的掩膜层，对电子阻挡层进行刻蚀处理，将孔洞刻蚀至发光层表面，得到具有规则排布的孔洞的电子阻挡层；在电子阻挡层上沉积形成第二类型半导体层；在所述第二类型半导体层上形成电流扩散层。在一个实施例中，，所述在衬底上形成缓冲层，具体包括：在衬底上沉积形成半导体成核层；在所述半导体成核层上沉积形成半导体本征层。在一个实施例中，在形成第一类型半导体层之后，在所述第一类型半导体层上形成应力释放层，然后在应力释放层上形成发光层，所述应力释放层为多周期的InGaN/GaN层。本专利技术提供的发光二极管芯片，通过在电子阻挡层上蚀刻出规则排布的孔洞，可有效释放电子阻挡层与多量子阱发光层中之间的应力，从而减小极化场强带来的影响，提高LED芯片的发光效率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的发光二极管芯片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的发光二极管芯片的电子阻挡层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的发光二极管芯片的电子阻挡层的另一结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。如图1所示，本专利技术提供一种发光二极管芯片，包括：衬底1；以及，在所述衬底1上依次形成的缓冲层、第一类型半导体层4、发光层6、电子阻挡层7、第二类型半导体层8和电流扩散层10；所述电子阻挡层7上设有规则排布的孔洞71，所述孔洞71向下延伸至发光层6表面。本专利技术提供的发光二极管芯片，通过在电子阻挡层7上蚀刻出规则排布的孔洞71，可有效释放电子阻挡层7与多量子阱发光层6中之间的应力，从而减小极化场强带来的影响，提高LED芯片的发光效率。在本专利技术的一个实施例中，所述衬底1为蓝宝石，优选为图形化衬底；所述第一类型半导体层4为N型GaN层，第二类型半导体层8为P型GaN层，所述发光层6为InGaN/GaN多量子阱层，电子阻挡层7为AlGaN层，电流扩散层10为ITO层。当然，第一类型半导体层4可以为P型半导体层，第二类型半导体层8可以为N型半导体层，技术人员可根据实际需要设置。与传统的外延片结构相比，由于电子阻挡层AlGaN与发光层InGaN、GaN之间存在晶格失配，加剧了多量子阱发光层InGaN的极化场强，影响发光效率，而本专利技术在电子阻挡层7中蚀刻出了具有规则性图形排布的孔洞71，可有效释放AlGaN电子阻挡层与多量子阱中InGaN之间的应力，从而减小极化场强带来的影响，提高LED芯片的发光效率。进一步的，采用上述结构的电子阻挡层，可增大AlGaN电子阻挡层中Al的含量，优选的，AlGaN层中Al的百分比含量为15~50%，如此可增加电子阻挡层的禁带宽度，提高对电子的阻挡作用，从而大大提高LED芯片的发光效率。具体的，所述电子阻挡层7的孔洞71的形状可以为圆形，如图2所示，也可以为六边形等其它形状，如图3所示。所述孔洞71的直径为0.3-3.0微米；相邻孔洞71之间的间距为0.3-3.0微米，优选的，孔洞71均匀的排布在电子阻挡层上。所述孔洞71的深度与电子阻挡层7的厚度一致，即孔洞向下延伸至发光层6表面。在本专利技术的一个实施例中，所述缓冲层包括：半导体成核层2和半导体层本征层3，所述半导体成核层2设置在所述衬底1上；所述半导体本征层3设置在所述半导体成核层2以及所述第一类型半导体层4之间。具体的，所述半导体成核层2为GaN成核层，所述半导体本征层3为GaN本征层。在本专利技术一个实施例中，所述发光二极管芯片还包括应力释放层5，所述应力释放层5设置在所述第一类型半导体层4以及所述发光层6之间，所述应力释放层为多周期的InGaN/GaN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：衬底；以及，在所述衬底上依次形成的缓冲层、第一类型半导体层、发光层、电子阻挡层、第二类型半导体层和电流扩散层；所述电子阻挡层上排布有孔洞，所述孔洞向下延伸至发光层表面。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：衬底；以及，在所述衬底上依次形成的缓冲层、第一类型半导体层、发光层、电子阻挡层、第二类型半导体层和电流扩散层；所述电子阻挡层上排布有孔洞，所述孔洞向下延伸至发光层表面。2.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光层为InGaN/GaN多量子阱层。3.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述电子阻挡层为AlGaN层，其中Al的百分比含量为15-50%。4.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述孔洞的直径为0.3-3.0微米。5.如权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，相邻孔洞之间的间距为0.3-3.0微米。6.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述缓冲层包括：半导体成核层，所述半导体成核层设置在所述衬底上；以及半导体本征层，所述半导体层本征层设置在所述半导体成核层以及所述第一类型半导体层之间。7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢春林，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44