[发明专利]具有高亮度的LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种具有高亮度的LED芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED器件具有开启电压低、体积小、响应快、稳定性好、寿命长、无污染等良好光电性能，因此在室外室内照明、背光、显示、交通指示等领域具有越来越广泛的应用。

目前在GaN基LED芯片中，氧化铟锡(ITO)由于其高电导率和高透光率，已成为LED芯片生产工艺中透明导电薄膜的主要材料。然而ITO在使用过程中也存在一些缺点，包括：1)铟源材料的价格持续上涨，ITO变得日益昂贵，并且制备方法费用高昂；2)ITO薄膜的柔韧性比较差，弯曲时容易破碎和断裂，限制了器件的应用范围；3)ITO对酸性环境敏感，容易在芯片制程中出现被腐蚀异常；4)ITO尽管在可见光区域有高达有85％的透射率，但是在紫外(UV)区域(波长小于350nm)有很强的光吸收，光透射率降低到40％以下，导致紫外LED的光提取效率大幅降低；基于以上原因，寻找一种能代替ITO的材料成为LED芯片制备的必需。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高亮度的LED芯片及其制备方法，用于解决现有技术中使用氧化铟锡作为欧姆接触及电流扩展层而存在的氧化铟锡成本较高；氧化铟锡柔韧性差弯曲时容易破碎和断裂，限制了器件的应用范围；氧化铟锡对酸性环境敏感，容易在芯片制程中被腐蚀异常；ITO尽管在可见光区域有高达有85％的透射率，但是在紫外(UV)区域(波长小于350nm)有很强的光吸收，光透射率降低到40％以下，导致紫外LED的光提取效率大幅降低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有高亮度的LED芯片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)提供生长衬底，在所述生长衬底上依次生长n型GaN层、发光层多量子阱及p型GaN层；

2)形成贯穿所述p型GaN层及所述发光层多量子阱的深槽，所述深槽的底部位于所述n型GaN层内；

3)在所述p型GaN层表面形成电流阻挡层；

4)在所述p型GaN层及所述电流阻挡层表面形成石墨烯，所述石墨烯包覆所述电流阻挡层，并覆盖所述电流阻挡层外围的部分所述p型GaN层；

5)在所述电流阻挡层上方的所述石墨烯表面形成P电极，并在所述n型GaN层表面形成N电极。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述步骤2)中，采用BCl₃、Cl₂及Ar等离子体选择性刻蚀所述p型GaN层、所述发光层多量子阱及所述n型GaN层以形成所述深槽。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述步骤3)中，采用等离子体增强化学气相沉积法在所述p型GaN层表面沉积SiO₂层作为所述电流阻挡层，或采用原子层沉积法在所述p型GaN层表面沉积Al₂O₃层作为所述电流阻挡层。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，所述步骤4)中，采用化学气相沉积法在所述p型GaN层及所述电流阻挡层表面形成所述石墨烯。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，在所述p型GaN层及所述电流阻挡层表面形成所述石墨烯之后，还包括对所述石墨烯进行高温退火处理的步骤。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，对所述石墨烯进行高温退火处理的温度为500℃～900℃。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，采用化学气相沉积法在所述电流阻挡层上方的所述石墨烯表面形成P电极，并在所述n型GaN层表面形成N电极，所述P电极及所述N电极的材料为Cr、Pt、Au、Al、Ti、Ni中的一种或几种的组合。

作为本发明的具有高亮度的LED芯片的制备方法的一种优选方案，步骤5)之后，还包括在步骤5)得到的结构表面形成芯片保护层，并刻蚀所述芯片保护层暴露出所述P电极及所述N电极的步骤。