[實用新型]一種兩步法制備Ag反射鏡的垂直結構LED芯片

有效

• 申請號: 201820452036.7
• 申請日: 2018-03-31
• 公開（公告）號: CN208014722U
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 李國強;張云鵬;張子辰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/10;H01L33/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本實用新型公開了一種兩步法制備Ag反射鏡的垂直結構LED芯片，該垂直結構LED芯片從下至上依次包括Si（100）襯底、Au/Sn鍵合層、TiW保護層、Ag反射鏡層、p型摻雜GaN層、InGaN/GaN量子阱層、n型摻雜GaN層和TaN/Al/W n電極層；所述Ag反射鏡依次包括Ni層、Ag?contact層、Ag?bulk層和X應力緩沖層；所述Ni層401沉積在p型摻雜GaN層5上。該垂直結構LED芯片的Ni/Ag?contact/Ag?bulk/X層反射鏡結構提升了垂直結構LED芯片的光輸出功率和外量子效率。而且垂直結構LED芯片的結構簡單，未使用貴金屬，在提高性能的同時極大的節省了成本。

技術領域

本實用新型涉及LED制造領域，特別涉及一種兩步法制備Ag反射鏡的垂直結構LED芯片。

背景技術

隨著LED在照明領域的逐步應用，市場不再滿足于小電流驅動的藍寶石襯底的水平結構LED, 垂直結構LED應用而生。相比較水平結構LED，垂直結構LED憑借其P、N電極分列兩側，電流垂直導通、襯底導電的特性，可以完美解決水平結構存在的導熱性差、電流擁擠效應以及電極吸光效應，進而能夠承受大電流超驅動。而反射鏡的引入使垂直結構LED單面出光，使得垂直結構LED芯片的外量子效率較水平結構大幅提升，其隨電流增大產生的發光效率降低的效應也得以解決，其穩定性大幅增強。而且垂直結構普遍采用成本低、易制備的硅襯底代替昂貴的藍寶石，因而制造成本也大幅降低。因此，GaN基垂直結構LED是市場所向，是半導體照明發展的必然趨勢。

而反射鏡是垂直結構LED芯片最重要的結構之一，形成低接觸電阻高反射率的ｐ型歐姆接觸是獲取低電壓高光輸出功率的LED芯片的必要條件。目前主要采用Ag作為反射鏡的核心材料，因為Ag是可見光波段反射率最高的金屬。而大多數研究機構和企業都在使用電子束蒸鍍的方法制備Ag基反射鏡，而濺射Ag以其優異的致密度、良好的晶格取向、退火后的熱穩定性以及更高的反射率等特性逐漸被人們所鐘愛。但是在濺射Ag過程中，常常由于過高的濺射功率對p-GaN表面造成損傷，導致p-GaN表面生成高阻鈍化層、降低Mg受主的摻雜濃度，進而降低p-GaN中空穴載流子濃度，最終影響到垂直結構LED的光提取效率。而過低的濺射Ag速率，會造成Ag層沉積時間過長，黏附性過差，Ag層電阻過高，Ag反射鏡反射效率下降等缺點。因此找到濺射Ag反射鏡層的一個平衡點尤為重要。

實用新型內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種兩步法制備Ag反射鏡的垂直結構LED芯片，該LED芯片在制備過程中能夠在過低和過高的濺射Ag速率之間尋找到一個平衡點，同時能夠提高Ag反射鏡的反射效率。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現。

一種兩步法制備Ag反射鏡的垂直結構LED芯片，從下至上依次包括Si（100）襯底1、Au/Sn鍵合層2、 TiW保護層3、 Ag反射鏡層4、 p型摻雜GaN層5、 InGaN/GaN量子阱層6、 n型摻雜GaN層7和分列在n-GaN層7上表面兩側的TaN/Al/W n電極層8；其中，所述Ag反射鏡4依次包括Ni層401、Ag-contact層402、Ag-bulk層403和 X應力緩沖層404；所述Ni層401沉積在p型摻雜GaN層5上。

優選的，所述Si襯底以(111) 面為外延面；所述n型摻雜GaN層的厚度為1~5um，摻雜濃度為（1~10）×10¹⁸cm^-3；所述InGaN/GaN量子阱層為1~18個周期的InGaN阱層/GaN壘層，其中InGaN阱層的厚度為1~10nm, GaN壘層的厚度為1~18nm; 所述p型摻雜GaN層的厚度為100~600nm，摻雜濃度為（3~9）×10¹⁷cm^-3。

優選的，所述Ag-contact層的厚度為1~10nm；所述Ni層的厚度為2~30?。