[發明專利]一種復合透明導電電極的LED芯片制作方法

有效

• 申請號: 201410779826.2
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104505445B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 李方芳;郝銳;許德裕;王波;羅長得;易翰翔;劉洋
• 申請（專利權）人: 廣東德力光電有限公司
• 主分類號: H01L33/38
• 分類號: H01L33/38;H01L33/42;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種復合透明導電電極的LED芯片，包括依次生長在襯底上的氮化鎵緩沖層、N?GaN層、量子阱層、P?GaN層和復合透明電極層，其特征在于：所述的N?GaN層上制作有n型電極，復合透明電極層的石墨烯層上制作有p型電極，所述的復合透明電極層由石墨烯層狀薄膜和生長在石墨烯層狀薄膜上的ZnO納米棒復合而成，也介紹了該芯片的制作方法。本發明所形成的石墨烯層狀薄膜/ZnO納米棒復合透明電極層，具有防開裂、易加工且透光性能好的優點，使得芯片的接觸性能、電流擴展性能和透射率都可以得到大幅提高，并可以大大減少后續芯片工藝的生產成本。

技術領域

本發明涉及LED芯片的技術領域，特別是一種復合透明導電電極的LED芯片及其制作方法。

-

背景技術

ZnO作為一種新型的寬禁帶半導體材料，具有與GaN相同的結構及相似的光電性能，甚至在激子發射性能等方面超越了GaN，使其成為高效率LED和紫外波長LED的絕佳候選者。ZnO在可見光頻譜內具有很高的透射率，其電導率接近金屬薄膜，和ITO薄膜非常接近，經過摻雜或復合的ZnO透明導電薄膜，具有可與ITO薄膜相比擬的電學和光學特性。除此之外，與ITO相比，ZnO具有無毒無污染、原料豐富、成本低的優勢，經過摻雜的ZnO透明導電薄膜，具有可與ITO薄膜相比擬的電學和光學特性，因此在光電領域的研究也越趨活躍。

目前制約ZnO廣泛應用的最大難點就是ZnO的P型摻雜難以實現，所以其作為透明導電層與P-GaN層的歐姆接觸特性不佳，使其廣泛應用受到一定限制。石墨烯自從被成功制備以來，就受到了廣大研究者的青睞。石墨烯具有石墨般完美的幾何結構與烯一樣的特性和應用。石墨烯具有較高的遷移率，由于其內部的散射機制主要以缺陷散射為主，所以在一定溫度范圍內遷移率為一個定值，理論值為200000cm²V^-1S^-1。不僅如此，石墨烯具有很高的透過率(高達97％)，而且其電子遷移率高于ITO的三倍以上，完美的機械特性和優良的電學特性，使其開始在導電層上得到廣泛的研究和應用。但由于石墨烯厚度很薄，所以其薄層電阻較高，單獨用于導電薄膜則面臨電阻高、芯片正向電壓高的問題，因此，將石墨烯與ZnO進行復合成為了一種新型的電極制作方法，然而，目前ZnO在LED芯片中的應用形式通常為連續的ZnO外延薄膜，但這種連續薄膜的高致密性會在后續芯片刻蝕工藝中產生較大應力和應變，造成ZnO的過腐蝕和開裂，從而增加工藝難度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種具有防開裂、易加工且透光性能好的復合透明導電層的LED芯片及其制作方法，石墨烯層狀薄膜與ZnO納米棒復合后形成LED的復合透明電極層，接觸性能、電流擴展性能和透射率都可以得到大幅提高，并可以大大減少后續芯片工藝的生產成本。

本發明的技術方案為：一種復合透明導電電極的LED芯片，包括依次生長在襯底上的氮化鎵緩沖層、N-GaN層、量子阱層、P-GaN層和復合透明電極層，其特征在于：所述的N-GaN層上制作有n型電極，復合透明電極層的石墨烯層上制作有p型電極，所述的復合透明電極層由石墨烯層狀薄膜和生長在石墨烯層狀薄膜上的ZnO納米棒復合而成；所述的石墨烯層狀薄膜厚度為2～200nm，ZnO納米棒厚度為100-300nm。

一種復合透明導電電極的LED芯片的制作方法，包括如下步驟：

A、采用MOCVD技術在藍寶石襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、N-GaN層、量子阱層和P-GaN層；

B、在P-GaN層涂覆一層光刻膠，再進行曝光、顯影，在一側通過ICP法刻蝕到N-GaN的臺面；

C、在P-GaN層上制作有復合透明電極層(TCL)，復合透明電極層由石墨烯的層狀薄膜和ZnO納米棒復合而成；

D、通過光刻工藝，在一側的復合透明電極層上腐蝕部分ZnO納米棒，然后在石墨烯層狀薄膜上得到P電極，另一側的N-GaN層上得到N電極，完成LED芯片的制作。