本发明专利技术涉及一种ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管及其制作工艺。本发光二极管包括：在蓝宝石衬底上依次有缓冲层、本征层、n型氮化镓、量子阱、p型氮化镓和ITO/氧化锌基复合电流扩展层、n型金属电极(PAD）连接n型氮化镓，p型金属电极（PAD）连接ITO/氧化锌复合透明电流扩展层。其制作方法是：缓冲层、本征层、n型氮化镓、量子阱、p型氮化镓在MOCVD中依次生长完毕；ITO/氧化锌复合电流扩展层是用电子束蒸镀、磁控溅射依次将ITO薄膜、氧化锌薄膜沉积在p型氮化镓表面；用干法刻蚀暴露出n型氮化镓，退火后利用热蒸发生长金属电极。芯片尺寸为1mm×1mm，此种复合透明电极改善了p-GaN与电极层之间的接触，提高了LED芯片的光提取效率，提高了LED芯片的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发光二极管芯片及其制备方法，特别是一种ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管及其制作方法。
技术介绍
理论上LED的发光效能可以高达2001m/W以上，而现在的白光LED则只有1001m/W 左右，与节能型荧光灯相比还有一定差距；而且其价格与传统光源相比也有很大的劣势。提高LED的发光效率主要有两种途径1)提高LED芯片的内量子效率；2 )提高LED芯片的外量子效率。目前，超高亮度LED的内量子发光效率已经有非常大的改善，最高已经达到80%， 进一步改善的空间不大。因此提高LED芯片的外量子效率是提高LED总发光效率的关键。 而传统结构的GaNg基LED由于全反射和吸收等原因，光提取效率只有百分之几，提高空间很大。同时LED芯片发热也影响着大功率LED的质量和寿命。目前采用的提高LED外量子效率的方法主要有透明衬底技术、金属膜反射技术、表面微结构技术、倒装芯片技术、芯片键合技术、激光剥离技术等。特别是由于ρ-GaN欧姆接触的阻抗一直难以降低，GaN基LED在工作时很大一部分电压会落在P-GaN欧姆接触的界面上，这也会导致在ρ-GaN欧姆接触界面上产生大量的热量，从而引起器件失效。目前改善欧姆接触的主要有表面预处理技术、退火技术、采用异质结和超晶格结构技术、重掺杂技术等。而Ni/Au基金属化和ITO透明导电薄膜是其中比较成熟的技术。为了降低p-GaN的接触电阻和使电流扩散均勻，p_GaN厚度较薄，一般小于0. 2微米，同时p-GaN电极面积较大。电极层对光的遮挡和吸收是影响外量子效率的一个重要因素。因此，实现低欧姆接触阻抗的P-GaN透明电极，对提高LED的质量、使用寿命和发光效率，促使LED在照明领域中的应用，有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管芯片及其制造方法，本发光二极管芯片提高了大功率发光二极管的出光效率，增加P型半导体层电流扩散的均勻性。为达到上述目的，本专利技术的构思是针对当前LED存在的铟资源紧缺、铟的有毒性、工艺复杂等问题，提高采用透过率高、掺杂导电性好、资源丰富的氧化锌做为电流扩展层，为了氧化锌电流扩展与P型氮化镓表面形成良好的欧姆接触，在P型氮化镓表面溅射氧化锌薄膜前先蒸镀一层ITO薄膜，同时通过设计特定形状的P型金属电极极大的提高了 P 型半导体层的电流扩展层的电流扩散均勻性，从而提高LED光效和可靠性。根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案一种ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管，包括蓝宝石衬底、缓冲层、本征层、 η型氮化镓、量子阱、ρ型氮化镓、透明电极，η型金属电极连接η型氮化镓、ρ型金属电极连接透明电极，其中缓冲层、本征层、η型氮化镓、量子阱、ρ型氮化镓是在MOCVD中依次生长完毕；所述透明电极是ITO/氧化锌基透明导电薄膜，其中ITO透明导电薄膜的材质是Sn2O3: In2O3=I:9的铟锡氧化物，氧化锌基透明导电薄膜的材质是或&ι0:Α1或 ZnOiIn ；所述η型金属电极是金属复合电极，材质是Ti/Al或Cr/Pt/Au ；所述ρ型金属电极是金属复合电极，材质是Ni/Au或Cr/Pt/Au。上述的ρ型金属电极具有特殊形状为正十字架形，此种形状P型金属电极(9) 使得电流扩散更均勻，提高LED芯片的可靠性。一种制造ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管的制作方法，其工艺步骤如下a.用MOCVD的方法在衬底上依次缓冲层、本征层、η型氮化镓、量子阱、ρ型氮化镓；b.对外延片进行镁激活退火处理；c.使用化学试剂对外延片进行表面处理，其化学试剂是KOH或者HCl或者王水；d.通过电子束蒸发或磁控溅射和磁控溅射分别沉积ITO透明导电薄膜和氧化锌透明导电薄膜，形成ITO/氧化锌基复合电极；e.用湿法腐蚀的方法刻蚀出所设计的氧化锌透明导电薄膜图形；f.通过氩离子刻蚀或ICP干法刻蚀将η型氮化镓暴露出来，制备出所需芯片结构；g.对外延片进行退火处理，一方面降低ITO薄膜层与氮化镓表面层以及ITO薄膜层和氧化锌基薄膜层以及之间的接触电阻，一方面修复刻蚀损伤；h.通过热蒸发或电子束蒸发的方法沉积η型金属电极和ρ型金属电极i.再次退火处理，进行金属电极的合金化； j.分割外延片。上述的ITO/氧化锌基复合透明电极是依次利用电子束蒸镀或者磁控溅射的方法将ITO透明薄膜蒸镀在P型氮化镓表面，再利用磁控溅射的方法将氧化锌透明薄膜溅射在 ITO薄膜表面，形成ITO/氧化锌复合透明电极。利用氩离子或ICP干法刻蚀将η型氮化镓暴露出来，退火处理后利用热蒸发等薄膜沉积方法生长金属电极。芯片的尺寸为lmm*lmm，为了辅助ITO/氧化锌进行更好的电流扩散，设计了一种正十字P型金属电极，ITO/氧化锌透明电极改善了 ρ型氮化镓表面与透明电极层之间的接触电阻，提高了 LED的光提取效率，而此种形状的ρ型金属电极是的电流扩散更均勻，从而提高了 LED芯片的可靠性。本专利技术的ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管与传统的镍金电极和掺锡氧化铟电极以及纯氧化锌基电极相比有显而易见的优势透过率较高，降低了透明电极和P型氮化镓表面的接触电阻，形成更好的欧姆接触，制备工艺简单，成本低廉，P型半导体层电流扩散更均勻。效率的提高、可靠性的提高和成本的降低都将推动LED照明的步伐。附图说明图1是本专利技术的未沉积金属的电极的LED芯片结构图，其中(a)为主视图，(b)为俯视图2是本专利技术ρ型电极形状，其中(a)为主视图，(b)为俯视图。具体实施例方式本专利技术的优选实例结合附图说明如下实施例一参见图1和图2，本ITO/氧化锌基透明电极发光二极管包括在蓝宝石衬底1上依次有缓冲层2、本征层3、n型氮化镓4、量子阱5、p型氮化镓6和透明电极7，并有 η型金属电极(PAD) 8连接η型氮化镓4，ρ型金属电极(PAD) 9连接透明电极7。其中缓冲层2、本征层3、η型氮化镓4、量子阱5、ρ型氮化镓6是在MOCVD中依次生长完成的；所述的透明电极7是ITO/氧化锌复合透明电极，其中ITO薄膜的材质是是Sn2O3: In2O3=I 9的铟锡氧化物，氧化锌基透明导电薄膜的材质是SiO:( 或SiOAl或SiO: ；所述的η型金属电极(8)是金属复合电极，材质是Ti/Al或Cr/Pt/Au;所属的ρ型金属电极(9)是金属复合电极，材质是Ni/Au或Cr/Pt/Au。实施例二 本实施例与与实施例一基本相同，特别之处是p型电极的特殊形状 正十字架形，此种形状的P型金属电极9使得电流扩散更均勻，提高了 LED芯片的可靠性。实施例三本透明电极发光二极管芯片制造方法如下首先，用MOCVD的方法在衬底上依次缓冲层2、本征层3、n型氮化镓4、量子阱5、p型氮化镓6 ；紧接着对外延片进行镁激活退火处理；然后使用KOH或者HCl或者王水等化学试剂对外延片进行表面处理，通过电子束蒸镀的方法沉积ITO透明导电薄膜，再通过射频磁控溅射氧化锌透明导电薄膜形成了 ITO/氧化锌基复合透明电极7，用湿法腐蚀的方法，将复合透明电极腐蚀出所需图形，再通过离子刻蚀或者ICP刻蚀将η型氮化镓暴露出来，并进行退火处理；通过热蒸发或电子束蒸发的方法沉积η型金属电极(PAD)S和ρ型金属电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＩＴＯ／氧化锌基复合透明电极发光二极管，包括：蓝宝石衬底（１）、缓冲层（２）、本征层（３）、ｎ型氮化镓（４）、量子阱（５）、ｐ型氮化镓（６）、透明电极（７），ｎ型金属电极（８）连接ｎ型氮化镓（４）、ｐ型金属电极（９）连接透明电极（７锡氧化物，氧化锌基透明导电薄膜的材质是ＺｎＯ：Ｇａ或ＺｎＯ：Ａｌ或ＺｎＯ：Ｉｎ；所述ｎ型金属电极（８）是金属复合电极，材质是Ｔｉ／Ａｌ或Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ；所述ｐ型金属电极（９）是金属复合电极，材质是Ｎｉ／Ａｕ或Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ。），其中缓冲层（２）、本征层（３）、ｎ型氮化镓（４）、量子阱（５）、ｐ型氮化镓（６）是在ＭＯＣＶＤ中依次生长完毕；其特征在于，所述透明电极（７）是ＩＴＯ／氧化锌基透明导电薄膜，其中ＩＴＯ透明导电薄膜的材质是Ｓｎ２Ｏ３：Ｉｎ２Ｏ３＝１：９的铟
【技术特征摘要】
1.一种ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管，包括蓝宝石衬底(1)、缓冲层O)、 本征层⑶、n型氮化镓⑷、量子阱(5)、p型氮化镓(6)、透明电极(7)，η型金属电极⑶连接η型氮化镓G)、P型金属电极(9)连接透明电极(7)，其中缓冲层O)、本征层(3)、n型氮化镓G)、量子阱(幻^型氮化镓(6)是在MOCVD中依次生长完毕；其特征在于，所述透明电极⑵是ITO/氧化锌基透明导电薄膜，其中ITO透明导电薄膜的材质是Sn203:In203=l:9 的铟锡氧化物，氧化锌基透明导电薄膜的材质是SiOAa或&ι0:Α1或SiOJn ；所述η型金属电极(8)是金属复合电极，材质是Ti/Al或Cr/Pt/Au;所述ρ型金属电极(9)是金属复合电极，材质是Ni/Au或Cr/Pt/Au。2.根据权利要求1所述的ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管，其特征在于，ρ型金属电极具有特殊形状为正十字架形，此种形状P型金属电极(9)使得电流扩散更均勻， 提高LED芯片的可靠性。3.—种制造根据权利1要求所述的ITO/氧化锌基复合透明电极发光二极管的制作方法，其特征在于，工艺步骤如下a.用MOCVD的方法在衬底上依次缓冲层O)、本征层(3)、n型氮化镓0)、量子阱(5)、 P型氮化镓(6)；b.对外延片进行镁激活退火处理；c.使用化学试剂对外延片进行表面处理，其化学试剂是KOH或者HCl或者王水；d.通过电子束蒸发或磁控溅射和磁控溅射分别沉积ITO透明导电薄膜和氧化锌透明导电薄...
【专利技术属性】
技术研发人员：王万晶，张建华，李喜峰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31
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