[發明專利]LED芯片及其制備方法

無效

• 申請號: 201110096563.1
• 申請日: 2011-04-18
• 公開（公告）號: CN102751431A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 房力
• 申請（專利權）人: 北京地調科技發展有限公司
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/62;H01L33/38;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種LED芯片及其制備方法。

背景技術

發光二極管(LED)是半導體照明技術的核心，其發光是由pn結在注入高密度電流時的電子和空穴復合而產生的。簡單的同質結構pn結不易得到高效率，因為pn結材料間的折射率之差低，光的閾值也低。雙異質結可以提高效率，pn結材料與有源層材料不同，帶隙較高，可以得到較高的折射率之差，所輻射的光不但強而且半高寬較窄。目前，LED的有源層都采用了量子阱結構，其厚度減小到與德布羅意波長相近時，量子效應顯現，其帶隙不連續。同時，量子阱材料可以改變晶格不匹配以產生壓縮性或者伸張性應變，這些應變可以改變波長并減少臨界電流。

高功率GaN基白光LED的管芯是采用由禁帶寬度不同的異質結材料制成的，其中折射率高的窄禁帶材料作有源區，折射率寬禁帶材料作限制層。典型的GaN基藍光LED芯片，底層為具有高濃度自由電子的材料(摻Si的n型GaN)，然后生長多個具有起伏的較小帶隙的量子阱薄層材料(1-30nm厚的InGaN/GaN)，較小帶隙的(InGaN)夾在較大帶隙材料(GaN)之間，形成的量子阱實現電子和空穴的空間分離，在阱區形成有效的復合發光，發光波長對應較小的帶隙材料(InGaN)。在有源層之上，生長高空穴濃度的材料(摻Mg的p型GaN)。正是異質結的這種帶隙差和折射率差，實現了幾乎完全的載流子和光的限制，非常有效地提高了載流子的注入效率、電子-空穴對的濃度和發光效率。要增加光取出效率，首先要增加內部量子效率，即產生的光子與進入pn結內的載流子之比，同時也要有高的外部量子效率，即產生的發光光子數目與穿越pn結的載流子數目之比。外部量子效率比內部量子效率低，原因之一是有些光在材料表面輻射之前被吸收，而且光到達表面時只有低于臨界角的光才能輻射，因此需要改進內部結構以利于電流分布以及減少光吸收。

發明內容

本發明實施例提供一種LED芯片及其制備方法，以使LED芯片電流分布更均勻，并提高光效。

一方面，本發明實施例提供了一種LED芯片，所述LED芯片包括：

一導電載片，用于作為所述LED芯片的金屬襯底；

一N型接觸電極，位于所述導電載片之上；

一Ag基底層，位于所述N型接觸電極之上；

一P型接觸電極，位于所述Ag基底層之上的一開槽中；

一P型GaN基半導體層，位于所述Ag基底層之上；

一N型GaN基半導體層，位于所述P型GaN基半導體層之上，所述N型接觸電極通過所述P型GaN基半導體層的貫通孔與所述N型GaN基半導體層電氣連接。

可選的，在本發明一實施例中，所述LED芯片還可以包括：一絕緣層，覆蓋所述N型接觸電極，以隔絕所述N型接觸電極與所述Ag基底層及其上的所述P型接觸電極相接觸。

可選的，在本發明一實施例中，所述N型GaN基半導體層位于發光表面的一側可以為粗糙的表面。

可選的，在本發明一實施例中，所述導電載片的材質可以包括如下的一種或者多種：銅及其合金、Si、AlN。

可選的，在本發明一實施例中，所述貫通孔可以為多個。

另一方面，本發明實施例提供了一種LED芯片的制備方法，所述方法包括：

于一GaN基LED外延片上的P型GaN基半導體層表面制作一Ag基底層；

于所述Ag基底層和所述P型GaN基半導體層中刻蝕貫通孔至所述GaN基LED外延片上的N型GaN基半導體層；

制作一N型接觸電極，使所述N型接觸電極通過所述P型GaN基半導體層的貫通孔與所述N型GaN基半導體層電氣連接；

采用激光剝離藍寶石GaN襯底后，將所述GaN基LED外延片倒置于一導電載片上；

于所述Ag基底層之上制作一開槽，并于所述開槽中制作一P型接觸電極，以制作一LED芯片。

可選的，在本發明一實施例中，所述方法還可以包括：于所述Ag基底層和所述P型GaN基半導體層中刻蝕貫通孔至所述GaN基LED外延片上的N型GaN基半導體層后，制作一絕緣層覆蓋所述Ag基底層和所述貫通孔的側壁。

可選的，在本發明一實施例中，所述方法還可以包括：于所述Ag基底層之上制作一開槽，并于所述開槽中制作一P型接觸電極后，對所述N型GaN基半導體層位于發光表面的一側的表面進行表面粗化處理。