[发明专利]Ag/氧化锌基复合透明电极的发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片及其制备方法，特别是一种Ag/氧化锌基复合透明电极发光二极管及其制作方法。

背景技术

理论上LED的发光效能可以高达200lm/W以上，而现在的白光LED则只有100lm/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p-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p-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匀，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，有重要意思。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种Ag/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匀性。

为达到上述目的，本发明的构思是：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Ag纳米薄膜；曾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匀性。从而提高LED光效和可靠性。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

1.    一种Ag/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、n型氮化镓、量子阱、p型氮化镓、Ag/氧化锌基透明电流扩展层、n型金属电极（PAD）连接n型氮化镓、p型金属电极(PAD)连接复合透明电极。其中在于缓冲层、本征层、n型氮化镓、量子阱、p型氮化镓是在MOCVD中依次生长完毕。其中缓冲层、本征层、n型氮化镓、量子阱、p型氮化镓是在MOCVD中依次生长完毕；其特征在于所述的Ag/氧化锌基透明电流扩展层其制备方法是依次是利用电子束蒸镀或者真空蒸镀的方法将Ag纳米薄膜蒸镀在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，其中Ag纳米薄膜的材质金属Ag，氧化锌基透明导电薄膜的材质是ZnO:Ga或ZnO:Al或ZnO:In；所述的n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p型金属电极(9)是金属复合电极，材质是Ni/Au或Cr/Pt/Au。

2.    上述的p型金属电极具有的特殊形状:交叉十字型，此种形状p型金属电极(9)使得电流扩散更均匀，提高LED芯片的可靠性。

3.    一种制造根据权利1要求所述的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：

1)  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)；

2)  对外延片进行镁激活退火处理；

3)  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；

4)    通过电子束蒸发和真空蒸镀分别沉积Ag透明导电薄膜和氧化锌透明导电薄膜,形成Ag/氧化锌基透明电流扩展层(7)；

5)  用湿法腐蚀的方法刻蚀出所设计的Ag/氧化锌基透明电流扩展层(7)的图形；