[发明专利]LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种LED芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED)是半导体照明技术的核心，其发光是由pn结在注入高密度电流时的电子和空穴复合而产生的。简单的同质结构pn结不易得到高效率，因为pn结材料间的折射率之差低，光的阈值也低。双异质结可以提高效率，pn结材料与有源层材料不同，带隙较高，可以得到较高的折射率之差，所辐射的光不但强而且半高宽较窄。目前，LED的有源层都采用了量子阱结构，其厚度减小到与德布罗意波长相近时，量子效应显现，其带隙不连续。同时，量子阱材料可以改变晶格不匹配以产生压缩性或者伸张性应变，这些应变可以改变波长并减少临界电流。

高功率GaN基白光LED的管芯是采用由禁带宽度不同的异质结材料制成的，其中折射率高的窄禁带材料作有源区，折射率宽禁带材料作限制层。典型的GaN基蓝光LED芯片，底层为具有高浓度自由电子的材料(掺Si的n型GaN)，然后生长多个具有起伏的较小带隙的量子阱薄层材料(1-30nm厚的InGaN/GaN)，较小带隙的(InGaN)夹在较大带隙材料(GaN)之间，形成的量子阱实现电子和空穴的空间分离，在阱区形成有效的复合发光，发光波长对应较小的带隙材料(InGaN)。在有源层之上，生长高空穴浓度的材料(掺Mg的p型GaN)。正是异质结的这种带隙差和折射率差，实现了几乎完全的载流子和光的限制，非常有效地提高了载流子的注入效率、电子-空穴对的浓度和发光效率。要增加光取出效率，首先要增加内部量子效率，即产生的光子与进入pn结内的载流子之比，同时也要有高的外部量子效率，即产生的发光光子数目与穿越pn结的载流子数目之比。外部量子效率比内部量子效率低，原因之一是有些光在材料表面辐射之前被吸收，而且光到达表面时只有低于临界角的光才能辐射，因此需要改进内部结构以利于电流分布以及减少光吸收。

发明内容

本发明实施例提供一种LED芯片及其制备方法，以使LED芯片电流分布更均匀，并提高光效。

一方面，本发明实施例提供了一种LED芯片，所述LED芯片包括：

一导电载片，用于作为所述LED芯片的金属衬底；

一N型接触电极，位于所述导电载片之上；

一Ag基底层，位于所述N型接触电极之上；

一P型接触电极，位于所述Ag基底层之上的一开槽中；

一P型GaN基半导体层，位于所述Ag基底层之上；

一N型GaN基半导体层，位于所述P型GaN基半导体层之上，所述N型接触电极通过所述P型GaN基半导体层的贯通孔与所述N型GaN基半导体层电气连接。

可选的，在本发明一实施例中，所述LED芯片还可以包括：一绝缘层，覆盖所述N型接触电极，以隔绝所述N型接触电极与所述Ag基底层及其上的所述P型接触电极相接触。

可选的，在本发明一实施例中，所述N型GaN基半导体层位于发光表面的一侧可以为粗糙的表面。

可选的，在本发明一实施例中，所述导电载片的材质可以包括如下的一种或者多种：铜及其合金、Si、AlN。

可选的，在本发明一实施例中，所述贯通孔可以为多个。

另一方面，本发明实施例提供了一种LED芯片的制备方法，所述方法包括：

于一GaN基LED外延片上的P型GaN基半导体层表面制作一Ag基底层；

于所述Ag基底层和所述P型GaN基半导体层中刻蚀贯通孔至所述GaN基LED外延片上的N型GaN基半导体层；

制作一N型接触电极，使所述N型接触电极通过所述P型GaN基半导体层的贯通孔与所述N型GaN基半导体层电气连接；

采用激光剥离蓝宝石GaN衬底后，将所述GaN基LED外延片倒置于一导电载片上；

于所述Ag基底层之上制作一开槽，并于所述开槽中制作一P型接触电极，以制作一LED芯片。

可选的，在本发明一实施例中，所述方法还可以包括：于所述Ag基底层和所述P型GaN基半导体层中刻蚀贯通孔至所述GaN基LED外延片上的N型GaN基半导体层后，制作一绝缘层覆盖所述Ag基底层和所述贯通孔的侧壁。

可选的，在本发明一实施例中，所述方法还可以包括：于所述Ag基底层之上制作一开槽，并于所述开槽中制作一P型接触电极后，对所述N型GaN基半导体层位于发光表面的一侧的表面进行表面粗化处理。