一种绿光LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供的一种绿光LED芯片及其制备方法，该绿光LED芯片在具有n型GaN层、有源层、p型GaN层以及ITO层的GaN外延片上，由ITO层朝衬底方向刻蚀，直至n型GaN层，形成周期性排列的纳米孔洞，纳米孔洞的表面向外依次附着有氮化硅薄膜和氧化银纳米颗粒，且纳米孔洞内填充有旋涂玻璃，具体的，通过氧化银纳米颗粒的散射与反射作用，增大光子逃逸到自由空间的概率，这可以弥补纳米孔刻蚀带来的负面影响，并有效提升外量子效率。升外量子效率。升外量子效率。

【技术实现步骤摘要】
一种绿光LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种绿光LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种固态照明光源，它的原理是将电能转化为光能。LED具有寿命长、控制方便、高效能等优点，属于典型的绿色能源。
[0003]目前，绿光LED的内量子效率已经可以达到60%。通常，绿光LED是基于Ш族磷化物（AlGaInP）或者Ш族氮化物（InGaN）材料体系进行外延生长的。然而，这两种材料体系在绿光波段的内量子效率都会大幅降低。如果能在绿光LED的效率上做出突破，可以发挥绿光LED在增强全彩显示上的潜力，因此，提升绿光LED芯片的光效具有重要意义。
[0004]通常，提高绿光LED的效率可以从两个方面入手：一是，在外延生长阶段改变量子阱层的生长方式提高量子阱的质量；二是，在芯片流片过程中，优化制备工艺，或改良LED的出光结构。相比于第一类只能从内量子效率进行提升，第二类方法可以从内量子效率及光提取效率同时入手，有更大的提升空间。
[0005]为了提高绿光LED的效率，在LED芯片中引入了纳米孔结构，纳米孔可以有效减轻GaN的内部应力、提高量子阱的质量、提高辐射复合速率。其次，纳米孔的结构增加了量子阱的表面积，从而提高了芯片整体的光提取效率。然而，在纳米孔的刻蚀过程中，由于高能量等离子体的轰击，部分的量子阱会遭受损伤。当电子及空穴在此复合时，将只有少部分的能量以光的形式散发出去，这使得有源层的发光面积变小，甚至，刻蚀纳米孔后芯片的外量子效率会低于无孔的普通结构。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的是提供一种绿光LED芯片及其制备方法，旨在解决现有技术中，绿光LED芯片在刻蚀纳米孔结构的过程中会带来刻蚀损伤，导致外量子效率降低的问题。
[0007]根据本专利技术实施例当中的一种绿光LED芯片，包括GaN外延片，所述GaN外延片包括衬底以及依次沉积于所述衬底上的n型GaN层、有源层及p型GaN层，所述p型GaN层上设有ITO层，其中，由所述ITO层朝所述衬底方向刻蚀，直至所述n型GaN层，形成周期性排列的纳米孔洞，所述纳米孔洞的表面向外依次附着有氮化硅薄膜和氧化银纳米颗粒，且所述纳米孔洞内填充有旋涂玻璃，所述纳米孔洞的侧壁角度为0
°
~30
°
。
[0008]进一步的，所述绿光LED芯片还包括沉积于所述ITO层以及所述纳米孔洞上的氮化硅层，所述氮化硅层对应的位置上开设有用于设置电极的通孔。
[0009]进一步的，所述纳米孔洞之间间隔保持一致，且间隔范围为400nm~800nm。
[0010]进一步的，所述氮化硅薄膜的厚度为250
Åꢀ
~500
Å
。根据本专利技术实施例当中的一种绿光LED芯片的制备方法，用于制备上述的绿光LED芯片，所述制备方法包括：
提供一GaN外延片，其中，所述GaN外延片包括衬底以及依次沉积于所述衬底上的n型GaN层、有源层及p型GaN层；在所述p型GaN层上沉积ITO层；采用纳米压印胶为掩膜，对所述GaN外延片进行刻蚀，刻蚀深度超过所述有源层，直至刻蚀到所述n型GaN层，以形成周期性排列的纳米孔洞；在纳米孔洞的表面生长氮化硅薄膜，并在所述氮化硅薄膜上蒸镀银薄膜，再在氮气气氛下进行快速退火，使所述银薄膜在张应力的作用下，被拉扯为银纳米颗粒；将旋涂玻璃均匀旋涂，以填充所述纳米孔洞，然后在有氧条件进行快速退火，得到氧化银纳米颗粒。
[0011]进一步的，所述将旋涂玻璃均匀旋涂，以填充所述纳米孔洞，然后在有氧条件进行快速退火，得到氧化银纳米颗粒的步骤之后还包括：在有氧条件进行快速退火后，旋涂玻璃成型，对样品进行回刻处理，使除纳米孔洞以外的区域的ITO层暴露；进行Mesa刻蚀，以将Mesa区域外的p型GaN刻蚀掉，露出n型GaN部分表面，并整体生长一层氮化硅层；在所述氮化硅层对应的位置上进行光刻，以形成用于设置电极的通孔；在通孔处制备对应电极。
[0012]进一步的，所述在纳米孔洞的表面生长氮化硅薄膜，并在所述氮化硅薄膜上蒸镀银薄膜，再在氮气气氛下进行快速退火的步骤中，快速退火的温度为400℃~600℃，时间为3min~5min。
[0013]进一步的，所述将旋涂玻璃均匀旋涂，以填充所述纳米孔洞，然后在有氧条件进行快速退火，得到氧化银纳米颗粒的步骤中，快速退火的温度为300℃~500℃，时间为3min~9min。
[0014]进一步的，所述银薄膜的厚度为100
Å
~300
Å
。
[0015]与现有技术相比：本专利技术提出的绿光LED芯片在具有n型GaN层、有源层、p型GaN层以及ITO层的GaN外延片上，由ITO层朝衬底方向刻蚀，直至n型GaN层，形成周期性排列的纳米孔洞，纳米孔洞的表面向外依次附着有氮化硅薄膜和氧化银纳米颗粒，且纳米孔洞内填充有旋涂玻璃，具体的，通过氧化银纳米颗粒的散射与反射作用，增大光子逃逸到自由空间的概率，这可以弥补纳米孔刻蚀带来的负面影响，并有效提升外量子效率。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的一种绿光LED芯片的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种绿光LED芯片的制备方法的实现流程图。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0018]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0020]参考图1，为本专利技术实施例提供的一种绿光LED芯片的结构示意图，该绿光LED芯片包括GaN外延片，GaN外延片包括衬底1以及依次沉积于衬底1上的n型GaN层2、有源层3、p型GaN层4以及ITO层5，其中，衬底1可以为蓝宝石衬底，该绿光LED芯片还包括沉积于ITO层5以及纳米孔洞上的氮化硅层6，氮化硅层6对应的位置上开设有用于设置电极的通孔，即在对应的通孔上分别制备p电极71和n电极72，氮化硅层6的厚度为10000
Å
~12000
Å
，示例性的，氮化硅层6的厚度为10000...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿光LED芯片，其特征在于，包括GaN外延片，所述GaN外延片包括衬底以及依次沉积于所述衬底上的n型GaN层、有源层及p型GaN层，所述p型GaN层上设有ITO层，其中，由所述ITO层朝所述衬底方向刻蚀，直至所述n型GaN层，形成周期性排列的纳米孔洞，所述纳米孔洞的表面向外依次附着有氮化硅薄膜和氧化银纳米颗粒，且所述纳米孔洞内填充有旋涂玻璃，所述纳米孔洞的侧壁角度为0
°
~30
°
。2.根据权利要求1所述的绿光LED芯片，其特征在于，所述绿光LED芯片还包括沉积于所述ITO层以及所述纳米孔洞上的氮化硅层，所述氮化硅层对应的位置上开设有用于设置电极的通孔。3.根据权利要求1所述的绿光LED芯片，其特征在于，所述纳米孔洞之间间隔保持一致，且间隔范围为400nm~800nm。4.根据权利要求1所述的绿光LED芯片，其特征在于，所述氮化硅薄膜的厚度为250
Å
~500
Å
。5.一种绿光LED芯片的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
‑
4任一项所述的绿光LED芯片，所述制备方法包括：提供一GaN外延片，其中，所述GaN外延片包括衬底以及依次沉积于所述衬底上的n型GaN层、有源层及p型GaN层；在所述p型GaN层上沉积ITO层；采用纳米压印胶为掩膜，对所述GaN外延片进行刻蚀，刻蚀深度超过所述有源层，直至刻蚀到所述n型GaN层，以形成周期性排列的纳米孔洞；在纳米孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦友林，鲁洋，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：