一种LED芯片及制备方法技术

本发明专利技术提供一种LED芯片及制备方法，所述LED芯片包括外延片，外延片包括衬底及在衬底上自下而上设置N型GaN层、MQW有源层及P型GaN层，P型GaN层中的掺杂元素为Mg，通过向P型GaN层内注入氢离子，以于P型GaN层内形成高电阻层，高电阻层位于P型GaN层背向MQW有源层的一端。通过将氢离子注入掺杂Mg的P型GaN层后，可使得提供载流子的Mg与注入的氢离子发生化学作用，形成Mg

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种LED芯片及制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体照明的不断深入发展，LED以其发光效率高、耗能低、可靠耐用、寿命长、低电压应用安全、响应时间短、绿色环保等诸多优点受到越来越广泛的关注，加之人们对显示照明等产品特殊特性的需求不断提升，在这样的背景中，LED将拥有广阔的发展前景。
[0003]在LED芯片的研发和生产过程中，器件外量子效率的提高一直是核心内容，因此，光提取效率的提高显得至关重要。由于LED器件纵向很薄，光基本只能从上表面出射，而金属电极是不透明的，这使得有源区所发的光大部分被上电极遮挡而无法透射出来。因此，在器件设计时，希望改变器件中电流的传输方向，将电流尽量分布到电极周围，再注入有源区发光，从而使发出的光能够被提取出来，充分利用注入电流。
[0004]为达到改善电流传输的目的，需要在LED电极下方制作电流扩展层，目的是使电流分散到电极之外。通过研究发现，铟锡氧化物(ITO)材料具有较好的电流扩展能力，因此，通常使用氧化铟锡薄膜做电流扩展层，用电子束蒸镀的方法做在外延片上表面，起到电流扩展效果。但即便如此，电流仍更容易沿垂直方向流动，尤其对于大尺寸的LED芯片来说，其电流扩展能力仍存在不足之处。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种LED芯片及制备方法，旨在解决现有技术中LED芯片电流扩展能力不足的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种LED芯片：包括外延片，所述外延片包括衬底及在所述衬底上自下而上设置N型GaN层、MQW有源层及P型GaN层，所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg，通过向所述P型GaN层内注入氢离子，以于所述P型GaN层内形成高电阻层，所述高电阻层位于所述P型GaN层背向所述MQW有源层的一端，且所述高电阻层自所述P型GaN层的中心向所述P型GaN层的外侧缘方向延伸，所述P型GaN层背向所述MQW有源层的一面设置所述ITO电流扩展层，所述ITO电流扩展层背向所述P型GaN层的一面设置所述电极，所述ITO电流扩展层内设置电流阻挡层。
[0007]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：在GaN中掺杂了一定量的Mg，来形成所述P型GaN层，将氢离子注入所述P型GaN层后，可使得提供载流子的Mg与注入的所述氢离子发生化学作用，形成Mg
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H键，达到一定程度的化学补偿，从而造成载流子的浓度减小，增加电阻值，通过将所述高电阻层自所述P型GaN层的中心向所述P型GaN层的外侧缘方向延伸，随着电阻值的增加，可使得电流横向扩展得更远，从而可以流到离电极较远的边缘区域，有效提升所述LED芯片的电流扩展能力。
[0008]进一步，所述电流阻挡层位于所述ITO电流扩展层朝向所述P型GaN层的一端，且所
述电流阻挡层与所述电极的位置对应。
[0009]更进一步，所述高电阻层环绕所述电流阻挡层的外侧缘设置。
[0010]更进一步，所述高电阻层呈阶梯型，且所述高电阻层的底部自所述P型GaN层的中心向所述P型GaN层的外侧缘方向逐级升高。
[0011]本专利技术另一方面提供了一种LED芯片的制备方法，用于制备上述LED芯片，所述LED芯片的制备方法包括以下步骤：
[0012]提供以蓝宝石为衬底的外延片；
[0013]于所述外延片的上方形成注入间隙；
[0014]通过离子注入机沿垂向向所述外延片注入氢离子，以通过所述注入间隙于所述外延片内形成高电阻层；
[0015]将所述外延片放入BOE溶液中浸泡；
[0016]将浸泡后的所述外延片放入退火炉中退火，并清洗退火后的所述外延片；
[0017]于清洗后的所述外延片上生长电流阻挡层及ITO电流扩展层，并完成电极的制造。
[0018]进一步地，所述提供以蓝宝石为衬底的外延片的步骤具体包括：
[0019]提供一生长所需的蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底上沉积N型GaN层；
[0020]在所述N型GaN层上沉积MQW有源层；
[0021]在所述MQW有源层上沉积P型GaN层，所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg。
[0022]进一步地，所述于所述外延片的上方形成注入间隙的步骤包括：
[0023]在所述外延片上通过PECVD生长氧化硅层；
[0024]在所述氧化硅层的上表面涂覆光刻胶；
[0025]于所述光刻胶上暴露预设电极焊点的外扩区域，以形成所述注入间隙；
[0026]对所述光刻胶进行光刻显影，以使其图形化。
[0027]进一步地，在所述外延片上通过PECVD生长氧化硅层；
[0028]在所述氧化硅层的上表面涂覆一次光刻胶；
[0029]于所述一次光刻胶上暴露预设电极焊点的第一外扩区域；
[0030]通过第一光罩版对所述一次光刻胶进行光刻显影，以使其图形化；
[0031]将所述外延片放入BOE溶液中刻蚀，以于所述氧化硅层内形成第一蚀刻区；
[0032]去除所述一次光刻胶，并在所述氧化硅层的上表面涂覆二次光刻胶；
[0033]于所述二次光刻胶上暴露预设电极焊点的第二外扩区域，所述第二外扩区域的宽度小于所述第一外扩区域的宽度；
[0034]通过第二光罩版对所述二次光刻胶进行光刻显影，以使其图形化；
[0035]将所述外延片再次放入BOE溶液中刻蚀，以于所述氧化硅层内形成第二蚀刻区，所述第一蚀刻区连通所述第二蚀刻区，以形成阶梯型的所述注入间隙，去除所述第二光刻胶。
[0036]进一步地，所述氢离子的注入能量为1keV～3KeV，所述氢离子的注入剂量为1*10^12/cm2～3*10^12/cm2。
[0037]更进一步，所述退火炉的温度为500℃～600℃，所述外延片于所述退货炉内的退火时间为12～18min。
[0038]本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
[0039]图1为本专利技术第一实施例中的LED芯片的结构示意图；
[0040]图2为本专利技术第二实施例中的LED芯片的结构示意图；
[0041]图3为本专利技术第三实施例中LED芯片的制备方法的流程图；
[0042]图4为本专利技术第三实施例中LED芯片的制备方法中高电阻层的制备过程示意图；
[0043]图5为本专利技术第四实施例中LED芯片的制备方法的流程图；
[0044]图6为本专利技术第四实施例中LED芯片的制备方法中高电阻层的制备过程示意图；
[0045]主要元件符号说明：
[0046]衬底10N型GaN层20MQW有源层30P型GaN层40高电阻层50电流阻挡层60ITO电流扩展层70电极80
[0047]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，包括外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底及在所述衬底上自下而上设置N型GaN层、MQW有源层及P型GaN层，所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg，通过向所述P型GaN层内注入氢离子，以于所述P型GaN层内形成高电阻层，所述高电阻层位于所述P型GaN层背向所述MQW有源层的一端，且所述高电阻层自所述P型GaN层的中心向所述P型GaN层的外侧缘方向延伸，所述P型GaN层背向所述MQW有源层的一面设置所述ITO电流扩展层，所述ITO电流扩展层背向所述P型GaN层的一面设置所述电极，所述ITO电流扩展层内设置电流阻挡层。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述电流阻挡层位于所述ITO电流扩展层朝向所述P型GaN层的一端，且所述电流阻挡层与所述电极的位置对应。3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述高电阻层环绕所述电流阻挡层的外侧缘设置。4.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述高电阻层呈阶梯型，且所述高电阻层的底部自所述P型GaN层的中心向所述P型GaN层的外侧缘方向逐级升高。5.一种LED芯片的制备方法，用于制备如权利要求1～4任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片的制备方法包括以下步骤：提供以蓝宝石为衬底的外延片；于所述外延片的上方形成注入间隙；通过离子注入机沿垂向向所述外延片注入氢离子，以通过所述注入间隙于所述外延片内形成高电阻层；将所述外延片放入BOE溶液中浸泡；将浸泡后的所述外延片放入退火炉中退火，并清洗退火后的所述外延片；于清洗后的所述外延片上生长电流阻挡层及ITO电流扩展层，并完成电极的制造。6.根据权利要求5所述的LED芯片的制备方法，其特征在于，所述提供以蓝宝石为衬底的外延片的步骤具体包括：提供一生长所需的蓝宝石衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志兵，张星星，林潇雄，胡加辉，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：