一种提高外量子效率的LED芯片制造技术

本实用新型专利技术提供了一种提高外量子效率的LED芯片。包括DBR层、衬底、缓冲层、第一半导体层、有源层、第二半导体层、透明导电层、N型电极和P型电极，N型电极和P型电极均为铝基反射电极，P型电极的铝金属层直接与透明导电层接触，用以提升反射电极与半导体界面的反射率；透明导电层包括一层用于与P型电极中铝金属层接触的AZO层，用以提升P型电极与透明导电层之间的粘附力。本实用新型专利技术采用铝基反射电极，取消了P型电极与透明导电层之间的插入层金属，通过设置AZO透明导电层，在保证透明导电层与P型电极的铝金属层粘附力符合标准的同时，保证了铝金属层的反射率，解决了反射率与粘附力二者不能兼得的矛盾，提高了LED芯片的发光效率和外量子效率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高外量子效率的LED芯片
本技术涉及LED芯片制造
，具体涉及一种提高外量子效率的LED芯片。
技术介绍
自从1992年p-氮化镓(p-GaN)取得突破性进展以后，GaN基发光二极管(LightemittingDiodes，LED)技术取得突飞猛进的进展。LED芯片的内量子效率取得极大提升，达到80％以上，但是外量子效率仍然很低。人们为提高LED的外量子效率，开发了很多工艺技术，其中一项就是采用反射电极，反射电极技术的原理是因为电极金属在可见光范围内不透明，而传统LED芯片是两个电极安装在同侧，都在LED芯片发光面上，所以电极金属将有源区发出的光遮挡住了，影响了光取出，从而导致影响了LED的外量子效率。因此人们为了尽量将电极下面有源区的光取出，采用了反射电极，提高电极与半导体界面的反射率，将有源区照射过来的光反射回去，使之在电极和LED芯片背面之间形成多次反射后被取出。目前被采用最广泛的是铝基反射电极，但是金属铝与透明导电层氧化铟锡(ITO)之间的黏附很差，导致电极在后续封装焊线的时候掉下来。因此为了改善铝反射电极与ITO的粘附力，必须在铝与ITO之间加入一层插入层金属，一般是铬、镍、钛之类的与半导体及ITO粘附性好的金属。因为插入层的存在，会使反射电极的反射率下降。这样就造成了反射率与粘附力二者不能兼得的矛盾。实践中，蒸镀的纯铝层在蓝光波段(455nm)的反射率在80％～85％，而因为插入层的存在，实际应用在LED芯片电极的反射率只有70～75％，将插入层减薄，可以提高电极反射率，但是电极与ITO之间的粘附力急剧下降，造成掉电极风险很高(掉电极在下游封装焊线是致命缺陷)。综上所述，急需一种提高外量子效率的LED芯片以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种提高外量子效率的LED芯片，以解决提高反射电极反射率的同时保证电极与透明导电层之间的粘附力的问题。为实现上述目的，本技术提供了一种提高外量子效率的LED芯片，包括：DBR层；位于所述DBR层上的衬底；位于所述衬底上的缓冲层；位于所述缓冲层上的第一半导体层；位于所述第一半导体层上的有源层；位于所述有源层上的第二半导体层；位于所述第二半导体层上的透明导电层；还包括与所述第一半导体层接触且电性导通的N型电极以及与所述第二半导体层接触且电性导通的P型电极，所述N型电极和P型电极均为铝基反射电极，所述P型电极的铝金属层直接与透明导电层接触，用以提升反射电极与半导体界面的反射率。优选的，所述透明导电层包括一层用于与P型电极中铝金属层接触的AZO层，用以提升P型电极与透明导电层之间的粘附力。优选的，所述AZO层的晶粒均匀，晶粒尺寸为30～50nm，用以提升P型电极与透明导电层之间的粘附力。优选的，所述第二半导体层与透明导电层之间设有电流阻挡层，用以提高LED芯片的发光效率。优选的，所述第一半导体层与第二半导体层之间沿竖直方向设有台阶斜面；所述台阶斜面包括平面和斜面；所述斜面从第二半导体层延伸至第一半导体层与所述平面相交，所述平面水平设于第一半导体层上，用以安装N型电极。优选的，一种提高外量子效率的LED芯片还包括覆盖在LED芯片顶部的钝化层。应用本技术的技术方案，具有以下有益效果：(1)本技术中，通过采用铝基反射电极，取消了P型电极与透明导电层之间的插入层金属，使P型电极的铝金属层直接对有源层发出的光进行反射，反射率可达到85％，光在铝金属层和DBR层之间多次反射后被取出，提高了LED芯片的发光效率，从而提升了LED芯片的外量子效率。(2)本技术中，通过设置AZO透明导电层，在保证透明导电层与P型电极的铝金属层粘附力符合标准的同时，不需加入金属插入层，保证了铝金属层的反射率，解决了反射率与粘附力二者不能兼得的矛盾。(3)本技术中，通过在第二半导体层与透明导电层之间设置电流阻挡层，用以提高LED芯片的发光效率；透明导电层中的ITO层与第二半导体层(P型氮化物半导体层)直接接触，保证了透明导电层与P型氮化物半导体层之间低的欧姆接触，从而保证器件在一定驱动电流下具有较低的电压。(4)本技术中，在第一半导体层与第二半导体层之间沿竖直方向设有台阶斜面，用以安装N型电极，使N型电极与N型氮化物半导体层直接接触导通。(5)本技术中，采用常规工艺制作LED结构外延片和台阶斜面，工艺操作简单，易于实现。(6)本技术中，制备AZO层时，先电子束蒸发氧化锌，然后再电子束蒸发铝层，再用退火方式获得掺铝氧化锌；其中，电子束蒸发氧化锌的温度为250～300℃，镀膜速率为膜层厚度为20～200nm，选用靶材可用细粒状ZnO颗粒，也可用锭状ZnO，镀锅公转速率30～60r/min，镀锅自转速率为60～100r/min，上述条件组合镀出的膜层在扫描电镜下观察，颗粒均匀并且晶粒尺寸在30-50nm之间，使电极与透明导电层之间的粘附力检测推力符合封装焊线标准。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是实施例1中的一种提高外量子效率的LED芯片的结构示意图；图2是实施例1中经刻蚀后的半导体结构图；图3是实施例1中的一种提高外量子效率的LED芯片的俯视图；图4是实施例1中的LED芯片器件P型电极引线处剖面结构示意图；图5是实施例1中的LED芯片的制备流程图；图6是实施例1中的AZO层的扫描电镜图像；图7是对比例1中的AZO层的扫描电镜图像一；图8是对比例1中的AZO层的扫描电镜图像二；图9是对比例2中的AZO层的扫描电镜图像；图10是实施例1中的LED器件与对比器件的IV曲线；图11是实施例1中的LED器件与对比器件的IL曲线；其中，1、DBR层，2、衬底，3、缓冲层，4、第一半导体层，5、有源层，6、第二半导体层，7、透明导电层，7.1、AZO层，7.2、ITO层，8、N型电极，8.1、N型电极焊盘，8.2、N型电极引线，9、P型电极，9.1、P型电极焊盘，9.2、P型电极引线，10、电流阻挡层，11、台阶斜面，11.1、平面，11.2、斜面，12、钝化层。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：参见图1至图11，一种提高外量子效率的LED芯片及其制备方法，本实施例应用于提高LED芯片的外量子效率。一种提高外量子效率的LED芯片，参见图1，从下向上依次包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高外量子效率的LED芯片，其特征在于，所述提高外量子效率的LED芯片包括：/nDBR层(1)；/n位于所述DBR层(1)上的衬底(2)；/n位于所述衬底(2)上的缓冲层(3)；/n位于所述缓冲层(3)上的第一半导体层(4)；/n位于所述第一半导体层(4)上的有源层(5)；/n位于所述有源层(5)上的第二半导体层(6)；/n位于所述第二半导体层(6)上的透明导电层(7)；/n还包括与所述第一半导体层(4)接触且电性导通的N型电极(8)以及与所述第二半导体层(6)接触且电性导通的P型电极(9)，所述N型电极(8)和P型电极(9)均为铝基反射电极，所述P型电极(9)的铝金属层直接与透明导电层(7)接触，用以提升反射电极与半导体界面的反射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高外量子效率的LED芯片，其特征在于，所述提高外量子效率的LED芯片包括：
DBR层(1)；
位于所述DBR层(1)上的衬底(2)；
位于所述衬底(2)上的缓冲层(3)；
位于所述缓冲层(3)上的第一半导体层(4)；
位于所述第一半导体层(4)上的有源层(5)；
位于所述有源层(5)上的第二半导体层(6)；
位于所述第二半导体层(6)上的透明导电层(7)；
还包括与所述第一半导体层(4)接触且电性导通的N型电极(8)以及与所述第二半导体层(6)接触且电性导通的P型电极(9)，所述N型电极(8)和P型电极(9)均为铝基反射电极，所述P型电极(9)的铝金属层直接与透明导电层(7)接触，用以提升反射电极与半导体界面的反射率。


2.根据权利要求1所述的一种提高外量子效率的LED芯片，所述透明导电层(7)包括一层用于与P型电极(9)中铝金属层接触的AZO层(7.1)，用以提升P型电极(9)与透明导电层(7)之间的粘附力。

【专利技术属性】
技术研发人员：汪延明，周智斌，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43