[實用新型]一種新型復合透明電極的LED芯片

有效

• 申請號: 201420638231.0
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN204118109U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 李方芳;郝銳;王波;羅長得;易翰翔;劉洋;許德裕
• 申請（專利權）人: 廣東德力光電有限公司
• 主分類號: H01L33/42
• 分類號: H01L33/42;H01L33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及LED芯片的技術領域，特別是一種新型復合透明電極的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透明導電薄膜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，在壓電器件、太陽能電池、發光二級管等光電領域越來越受到重視、研究的范圍也越趨活躍。而In作為一種稀缺資源、價格昂貴，而且芯片工藝較為復雜，所以ZnO導電薄膜有望取代ITO導電薄膜而占據未來的LED市場。?

但目前最大的難點就是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200000?cm^2?V^-1?S^-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。?

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種新型的復合透明導電層，能有效解決ZnO單獨作為透明導電薄膜的歐姆接觸問題，并避免了石墨烯單獨作為透明導電薄膜時阻值高及電流擴展的問題，并提供了具有該復合透明導電層的LED芯片的制作方法，能夠簡單方便地制作出一種新型復合透明導電層的LED芯片，提高透明導電層與P-GaN層的歐姆接觸特性、并降低其電阻，并提高其出光效率。?

本實用新型的技術方案為：一種新型復合透明電極的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，復合透明電極層上制作有p型電極，所述n型電極、p型電極外側的芯片表面沉積有SiO₂保護層，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透明導電薄膜復合而成。?

所述的SiO₂保護層包覆在n型電極、p型電極外側，且SiO₂保護層經蝕刻暴露出n型電極和p型電極。?

所述的石墨烯層狀薄膜厚度為2～200nm，ZnO透明導電薄膜厚度為100-300nm。?

一種新型復合透明電極的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層的一側涂覆一層光刻膠，再進行曝光、顯影，另一側通過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層狀薄膜和ZnO透明導電薄膜復合而成；

D、通過光刻工藝，在一側的復合透明電極層上得到P電極，在一側的N-GaN層上得到N電極；

E、使用PECVD在電極上沉積一層SiO₂保護層后，再通過蝕刻使得P電極和N電極露出，完成LED芯片的制作。

所述步驟C中，復合透明電極層的制作方法包含如下步驟：?

C1、首先將石墨烯或氧化石墨烯中的一種材料和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料進行均勻混合，把混合材料涂覆在芯片晶圓上，使石墨烯或氧化石墨烯可以在反應爐中緊緊貼合在晶圓上，不被載氣或保護氣體吹走，并且PMMA還起到對反應產物-石墨烯的機械支撐作用；

C2、把涂覆有混合材料的芯片晶圓放在中溫管式爐中，以H2為載氣、N2為保護氣體，用化學氣相沉積法（CVD）得到石墨烯層狀薄膜；

C3、把上述步驟制得的石墨烯層狀薄膜浸于丙酮溶液中，低溫（55℃以下）加熱，去除掉表面的PMMA，反復清洗后，室溫下晾干；