一種led的芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種LED的芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法，涉及至少有一個電位躍變勢壘或表面勢壘的專門適用于光發(fā)射的半導(dǎo)體器件，從上至下順序包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體材料、多量子阱層、P?型半導(dǎo)體材料、絕緣層、電流擴展層、P型歐姆電極和N型歐姆電極，其中絕緣層所用材質(zhì)為無摻雜的AlN、Al2O3、SiO2、Si3N4、金剛石、LiF或PMMA，厚度為0.5～20nm；通過插入絕緣層，減少P?型半導(dǎo)體材料與金屬接觸處的耗盡區(qū)長度，提高空穴濃度，增加空穴遂穿概率，減小P?型半導(dǎo)體材料/P?電極的接觸電阻，提高內(nèi)量子效率和電光轉(zhuǎn)化效率，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在LED器件中P?型半導(dǎo)體材料摻雜效率不高，空穴注入效率低的缺陷。
【專利說明】
一種LED的芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的技術(shù)方案涉及至少有一個電位躍變勢皇或表面勢皇的專門適用于光發(fā)射的半導(dǎo)體器件，具體地說是一種LED的芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于氮化物半導(dǎo)體LED技術(shù)對于減緩全球氣候變暖和改善生存環(huán)境等方面具有重要的作用，近三十年以來，氮化物半導(dǎo)體LED技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，并且在諸多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值，如顯示、照明、通訊、生物醫(yī)學(xué)和防偽檢測等技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]為了進一步提升LED的應(yīng)用空間，需要提升的內(nèi)量子效率。研究發(fā)現(xiàn)，在LED器件中相比于電子而言，空穴的迀移率較低，且有效質(zhì)量較大，所以空穴的注入效率較低。此外相比于η-型氮化物半導(dǎo)體材料而言，P-型氮化物半導(dǎo)體材料的Mg受主雜質(zhì)的激活能較高，同時受到H-Mg鈍化作用的影響，所以P-型氮化物半導(dǎo)體材料的摻雜效率較低，嚴重制約了空穴的濃度提高，所以提升LED內(nèi)量子效率的方法之一是進一步提升LED器件的空穴注入效率。改進LED器件的空穴注入效率有以下幾個途徑:第一，增加空穴在多量子阱(MQW)發(fā)光區(qū)中的輸運，一般空穴在靠近P-型半導(dǎo)體層一側(cè)的量子阱中會產(chǎn)生集聚，造成空穴濃度偏高，而隨著量子阱的位置逐漸靠近N-型半導(dǎo)體層一側(cè)，空穴的濃度迅速下降，所以研究人員對量子阱和量子皇的寬度做了調(diào)整和優(yōu)化，或者選擇適當(dāng)?shù)牧孔踊什牧辖档涂昭ǖ膭莼矢叨?第二，減小LED器件中P-型電子阻擋層對空穴的傳輸?shù)淖璧K作用，所以研究人員提出了超晶格型電子阻擋層和化合物材料漸變型電子阻擋層等P-型電子阻擋層結(jié)構(gòu)；第三，提高P-型半導(dǎo)體材料的摻雜效率，基于此研究人員提出了三維空穴氣和空穴調(diào)節(jié)器等結(jié)構(gòu);第四，改善P-型半導(dǎo)體材料和P-電極的接觸效應(yīng)，降低接觸電阻，提高空穴由P-電極注入到P-型半導(dǎo)體材料中的效率，由此研究人員嘗試了多種金屬材料，同時對P-型半導(dǎo)體材料/P-電極接觸層進行退火處理。然而，上述四個改進LED器件的空穴注入效率途徑的現(xiàn)有技術(shù)還未取得顯著成效，仍然存在LED器件中P-型半導(dǎo)體材料摻雜效率不高，空穴注入效率低的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種LED的芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法，通過在P-型半導(dǎo)體材料和電極之間插入一層絕緣層，從而減少P-型半導(dǎo)體材料與金屬接觸處的耗盡區(qū)長度，提高了空穴濃度，增加了空穴遂穿概率，減小P-型半導(dǎo)體材料/P-電極的接觸電阻，提高內(nèi)量子效率和電光轉(zhuǎn)化效率，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)存在LED器件中P-型半導(dǎo)體材料摻雜效率不高，空穴注入效率低的缺陷。
[0005]本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，從下至上順序包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體材料、多量子阱層、P-型半導(dǎo)體材料、絕緣層、電流擴展層、P型歐姆電極和N型歐姆電極，其中絕緣層所用材質(zhì)為無摻雜的AlN、Al203、Si02、Si3N4、金剛石、LiF或PMMA，厚度為0.5?20nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)或非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)。
[0006]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述襯底為藍寶石、31、31(:^故、石英玻璃或6&1
[0007]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述緩沖層的材質(zhì)為AlxlInylGa1-xl-ylN，式中，O彡xl彡1，CKyKl ,Ο^Ξ?-χΙ+yl，厚度為 10?50nm。
[0008]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述N型半導(dǎo)體材料的材質(zhì)為AlxlInylGal-xl-ylN，式中，OSxKl ,(XyKl，(Xl-xl-yl，厚度為2?8μηι。
[0009]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述多量子阱層的材質(zhì)為AlxlInylGa1-xl-ylN/Alx2Iny2Ga1-x2 —y2N，0彡 1-xl-yl，0彡x2彡 I，0彡y2彡 I，0彡 l-x2-y2，式中，量子皇Alx2lny2Gai—x2-y2N 的厚度為 5?50nm，量子講 AlxiInyiGai—xi—yiN 的厚度為 I ?10nm。
[0010]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述P-型半導(dǎo)體材料的材質(zhì)為AlxiInyiGal—xi—yiN，式中，O彡xl彡I，0彡yl彡I，0彡Ι-xl-yl，厚度為100?500nm。
[0011]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述電流擴展層的材質(zhì)為IT0、NiAu、氧化鋅、石墨烯、鋁或金屬納米線，厚度為10?500nmo
[0012]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述P型歐姆電極的材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu。
[0013]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，所述N型歐姆電極的材質(zhì)為N型歐姆電極CrAu。
[0014]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下:
[0015]第一步，在反應(yīng)爐中，將襯底在12000C進行烘烤，處理掉襯底表面異物；
[0016]第二步，在反應(yīng)爐中，在第一步處理后的襯底表面外延生長一層厚度為10?50nm的緩沖層；
[0017]第三步，在反應(yīng)爐中，在第二步得到的緩沖層上依次外延生長厚度為2?8μπι的N型半導(dǎo)體材料、量子皇Alx2lny2Gai—x2-y2N的厚度為5?50nm，量子講AlxiInyiGai—xi—yiN的厚度為I?1nm的多量子阱層和厚度為100?500nm的P-型半導(dǎo)體材料；
[0018]第四步，在第三步得到的P-型半導(dǎo)體材料上蒸鍍絕緣層，所用材質(zhì)為無摻雜的AlN、Al203、Si02、Si3N4、金剛石、LiF或PMMA，厚度為0.5?20nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)或非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)；
[0019]第五步，在第四步得到的絕緣層上蒸鍍電流擴展層，并通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層的ITO電流擴展圖形；
[0020]第六步，通過光刻和干法刻蝕工藝制作臺階，曝露出N型半導(dǎo)體材料；
[0021]第七步，蒸鍍并且光刻制作出P型歐姆電極和N型歐姆電極；
[0022]至此制得本發(fā)明的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)。
[0023]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，所述外延生長的工藝是通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的金屬有機化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(MOCVD)、分子束外延系統(tǒng)(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)或等離子體增強化學(xué)氣相系統(tǒng)(PECVD)來完成。
[0024]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，所述P型歐姆電極和N型歐姆電極是通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的電子束沉積(E-b earn)或磁控濺射(Spu 11 er)方法制得的。
[0025]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，所述光刻工藝、干法刻蝕工藝和蒸鍍工藝是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的突出的實質(zhì)性特點和顯著進步:
[0027](I)本發(fā)明的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，是通過在P-型半導(dǎo)體材料和電極之間插入一層絕緣層，從而達到減少P-型半導(dǎo)體材料與金屬接觸處的耗盡區(qū)長度，提高了空穴濃度，增加了空穴遂穿概率，減小P-型半導(dǎo)體材料/P-電極的接觸電阻，提高內(nèi)量子效率和電光轉(zhuǎn)化效率。
[0028](2)本發(fā)明的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，通過在P-型半導(dǎo)體材料和電極之間插入一層絕緣層，從而減少P型氮化鎵形成歐姆接觸時的耗盡層寬度，提高歐姆接觸特性，增加LED器件的空穴注入效率，改善器件的內(nèi)量子效率。
[0029 ] (3)本發(fā)明的制備方法簡單、易于操作、重復(fù)性強、成本較低。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0031 ]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的標準LED外延片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2為本發(fā)明的方法中，在標準LED外延片的P-型半導(dǎo)體材料表面蒸鍍絕緣層后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3為本發(fā)明的方法中，在圖2所示制品的絕緣層表面蒸鍍電流擴展層后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4為本發(fā)明的方法中，圖3所示制品通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層P型電極圖案后的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0035]圖5為本發(fā)明的方法中，圖4所示制品通過光刻和干法刻蝕制作臺階，曝露部分N型半導(dǎo)體材料后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖6為本發(fā)明的方法中，圖5所示制品通過光刻和金屬蒸鍍，制作N型電極和P型電極后制得本發(fā)明的一種LED的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖7為現(xiàn)有技術(shù)中的標準LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]其中，101.襯底，102.緩沖層，103.N型半導(dǎo)體材料，104.多量子阱層，105.P-型半導(dǎo)體材料，106.絕緣層，107.電流擴展層，108.P型歐姆電極，109.N型歐姆電極。
【具體實施方式】
[0039]圖1所示實施例表明，現(xiàn)有技術(shù)中的標準LED外延片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104和P-型半導(dǎo)體材料105。
[0040]圖2所示實施例表明，本發(fā)明的方法中，在標準LED外延片的P-型半導(dǎo)體材料表面蒸鍍絕緣層106后的LED外延片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105和絕緣層106。
[0041]圖3所示實施例表明，本發(fā)明的方法中，在圖2所示制品的絕緣層106表面蒸鍍電流擴展層107后的LED外延片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106和電流擴展層107。
[0042]圖4所示實施例表明，本發(fā)明的方法中，圖3所示制品通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層P型電極圖案后的LED外延片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106和電流擴展層107，其中的電流擴展層107利用光刻和濕法刻蝕工藝，制作ITO電流擴展圖形。
[0043]圖5所示實施例表明，本發(fā)明的方法中，圖4所示制品通過光刻和干法刻蝕制作臺階，曝露部分N型半導(dǎo)體材料103后的LED外延片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106和電流擴展層107，其中N型半導(dǎo)體材料103部分被曝露。
[0044]圖6所示實施例表明，本發(fā)明的方法中，圖5所示制品通過光刻和金屬蒸鍍，制作了N型電極和P型電極后制得本發(fā)明的一種LED的芯片的結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106、電流擴展層107、P型歐姆電極108和N型歐姆電極109。
[0045]圖7所示實施例表明，現(xiàn)有技術(shù)中的標準LED芯片結(jié)構(gòu)包括:襯底101、緩沖層102、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、電流擴展層107、P型歐姆電極108和N型歐姆電極109。
[0046]實施例1
[0047]本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，從下至上順序包括襯底101、102緩沖層、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106、電流擴展層107、P型歐姆電極108和N型歐姆電極109，其中絕緣層106所用材質(zhì)為A1N，厚度為0.5nm，該絕緣層106是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)。
[0048]上述中，襯底101為藍寶石;緩沖層102的材質(zhì)為InN，厚度為10nm;N型半導(dǎo)體材料103的材質(zhì)為In0.gGa0.1N，厚度為2μηι;多量子講層104的材質(zhì)為InN/In0.gGa0.1N，式中，量子皇In0.9Ga0.1N的厚度為5nm，量子講InN的厚度為1]1111;?-型半導(dǎo)體材料105的材質(zhì)為111().963().11'1，厚度為10nm;電流擴展層107的材質(zhì)為ΙΤ0，厚度為10nm;P型歐姆電極108的材質(zhì)為P型歐姆電極Cr Au; N型歐姆電極109的材質(zhì)為N型歐姆電極Cr Au。
[0049]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下:
[0050]第一步，在反應(yīng)爐中，將藍寶石襯底101在1200°C進行烘烤，處理掉襯底表面異物；
[0051]第二步，在反應(yīng)爐中，在第一步處理后的藍寶石襯底101表面外延生長一層材質(zhì)為InN的厚度為1nm的緩沖層102;
[0052]第三步，在反應(yīng)爐中，在第二步得到的緩沖層102上依次外延生長材質(zhì)為1則.96&().川的厚度為2000nm的N型半導(dǎo)體材料103，材質(zhì)為11^/1則.963().川的量子皇In0.gGa0.1P^]厚度為5nm和量子阱InN的厚度為Inm的多量子阱層104，材質(zhì)為In0.9Ga0.1N的厚度為10nm的P-型半導(dǎo)體材料105;
[0053]第四步，在第三步得到的P-型半導(dǎo)體材料105上蒸鍍絕緣層106，該絕緣層106所用材質(zhì)為無摻雜的AlN，厚度為0.5nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)；
[0054]第五步，在第四步得到的絕緣層106上蒸鍍材質(zhì)為ITO的厚度為1nm的電流擴展層107，并通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層的ITO電流擴展圖形；
[0055]第六步，通過光刻和干法刻蝕工藝制作臺階，曝露出上述N型半導(dǎo)體材料103;
[0056]第七步，蒸鍍并且光刻制作出材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu的P型歐姆電極108和材質(zhì)為N型歐姆電極CrAu的N型歐姆電極109 ；
[0057]至此制得本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)。
[0058]實施例2
[0059]本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，從下至上順序包括襯底101、102緩沖層、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106、電流擴展層107、P型歐姆電極108和N型歐姆電極109，其中絕緣層106所用材質(zhì)為S12，厚度為10nm，該絕緣層106是非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)，該非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)是由光刻加工制作的。
[0060]上述中，襯底101為Si;緩沖層102的材質(zhì)為GaN，厚度為30nm;N型半導(dǎo)體材料103的材質(zhì)為GaN，厚度為5μηι;多量子講層104的材質(zhì)為In0.25Ga0.75N/GaN，式中，量子皇GaN的厚度為26nm，量子阱InQ.25GaQ.75N的厚度為5nm;P-型半導(dǎo)體材料105的材質(zhì)為GaN，厚度為300nm;電流擴展層107的材質(zhì)為NiAu，厚度為250nm;P型歐姆電極108的材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu;N型歐姆電極109的材質(zhì)為N型歐姆電極Cr Au。
[0061]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下:
[0062]第一步，在反應(yīng)爐中，將Si襯底101在1200°C進行烘烤，處理掉襯底表面異物；
[0063]第二步，在反應(yīng)爐中，在第一步處理后的襯底101表面外延生長一層材質(zhì)為GaN的厚度為30nm的緩沖層102;
[0064]第三步，在反應(yīng)爐中，在第二步得到的緩沖層102上依次外延生長材質(zhì)為GaN的厚度為5μηι的N型半導(dǎo)體材料103，材質(zhì)為1加.256&().75~/6&1'1的量子講111().256&().751^的厚度為5nm和量子皇GaN的厚度為26nm的多量子阱層104，材質(zhì)為GaN的厚度為300nm的P-型半導(dǎo)體材料105；
[0065]第四步，在第三步得到的P-型半導(dǎo)體材料105上蒸鍍絕緣層106，該絕緣層106所用材質(zhì)為S12,厚度為10nm，是非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)，該非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)是由光刻加工制作的；
[0066]第五步，在第四步得到的絕緣層106上蒸鍍材質(zhì)為NiAu的厚度為250nm的電流擴展層107，并通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層的ITO電流擴展圖形；
[0067]第六步，通過光刻和干法刻蝕工藝制作臺階，曝露出上述N型半導(dǎo)體材料103;
[0068]第七步，蒸鍍并且光刻制作出材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu的P型歐姆電極108和材質(zhì)為N型歐姆電極CrAu的N型歐姆電極109 ；
[0069]至此制得本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)。
[0070]實施例3
[0071]本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，從下至上順序包括襯底101、102緩沖層、N型半導(dǎo)體材料103、多量子阱層104、P-型半導(dǎo)體材料105、絕緣層106、電流擴展層107、P型歐姆電極108和N型歐姆電極109，其中絕緣層106所用材質(zhì)為SiN，厚度為20nm，該絕緣層106是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)。
[0072]上述中，襯底101為SiC;緩沖層102的材質(zhì)為A1N，厚度為50nm;N型半導(dǎo)體材料103的材質(zhì)為A1N，厚度為8μπι;多量子阱層104的材質(zhì)為Al0.9Ga0.1N/AlN，式中，量子皇AlN的厚度為50nm，量子阱Al0.gGa0.…的厚度為10nm;P-型半導(dǎo)體材料105的材質(zhì)為Α1Ν，厚度為500nm;電流擴展層107的材質(zhì)為氧化鋅，厚度為500nm; P型歐姆電極108的材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu; N型歐姆電極109的材質(zhì)為N型歐姆電極Cr Au。
[0073]上述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，步驟如下:
[0074]第一步，在反應(yīng)爐中，將SiC襯底101在1200°C進行烘烤，處理掉襯底表面異物；
[0075]第二步，在反應(yīng)爐中，在第一步處理后的襯底101表面外延生長一層材質(zhì)為AlN的厚度為50nm的緩沖層102;
[0076]第三步，在反應(yīng)爐中，在第二步得到的緩沖層102上依次外延生長材質(zhì)為AlN的厚度為8μπι的N型半導(dǎo)體材料103，材質(zhì)為Al0.9Ga0.1N/AlN的量子阱Al0.gGa0.1r^]厚度為1nm和量子皇AlN的厚度為50nm的多量子阱層104，材質(zhì)為AlN的厚度為500nm的P-型半導(dǎo)體材料105；
[0077]第四步，在第三步得到的P-型半導(dǎo)體材料105上蒸鍍絕緣層106，該絕緣層106的所用材質(zhì)為Si3N4,厚度為20nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)；
[0078]第五步，在第四步得到的絕緣層106上蒸鍍材質(zhì)為氧化鋅的厚度為500nm的電流擴展層107，并通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層的ITO電流擴展圖形；
[0079]第六步，通過光刻和干法刻蝕工藝制作臺階，曝露出上述N型半導(dǎo)體材料103;
[0080]第七步，蒸鍍并且光刻制作出材質(zhì)為P型歐姆電極CrAu的P型歐姆電極108和材質(zhì)為N型歐姆電極CrAu的N型歐姆電極109 ；
[0081 ] 至此制得本實施例的一種LED的芯片結(jié)構(gòu)。
[0082]實施例4
[0083]除絕緣層106的材質(zhì)為金剛石;襯底101為AlN;電流擴展層107的材質(zhì)為石墨烯之夕卜，其他同實施例1。
[0084]實施例5
[0085]除絕緣層106的材質(zhì)為LiF;襯底101為石英玻璃；電流擴展層107的材質(zhì)為鋁之外，其他同實施例2。
[0086]實施例6
[0087]除絕緣層106的材質(zhì)為PMMA;襯底101為GaN;電流擴展層107的材質(zhì)為金屬納米線之外，其他同實施例3。
[0088]實施例7
[0089]除襯底101為GaN之外，其他同實施例1。
[0090]實施例8
[0091]除絕緣層106的材質(zhì)為Al2O3之外，其他同實施例1。
[0092]上述實施例中，所述外延生長的工藝是通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的金屬有機化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(MOCVD)、分子束外延系統(tǒng)(MBE)、氫化物氣相外延(HVPE)或等離子體增強化學(xué)氣相系統(tǒng)(PECVD)來完成。所述P型歐姆電極108和N型歐姆電極109是通過本技術(shù)領(lǐng)域公知的電子束沉積(E-beam)或磁控派射(SPutter)方法制得的；所述光刻工藝、干法刻蝕工藝和蒸鍍工藝是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。
【主權(quán)項】
1.一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:從下至上順序包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體材料、多量子阱層、P-型半導(dǎo)體材料、絕緣層、電流擴展層、P型歐姆電極和N型歐姆電極，其中絕緣層所用材質(zhì)為無摻雜的AlN、Al203、Si02、Si3N4、金剛石、LiF或PMMA，厚度為0.5?20nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)或非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述襯底為藍寶石、S1、SiC、A1N、石英玻璃或GaN。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述緩沖層的材質(zhì)為AlxiInyiGai—xi—yiN，式中，O彡xl彡 1，0彡yl彡 1，0彡 Ι-xl+yl，厚度為 10 ?50nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型半導(dǎo)體材料的材質(zhì)為AlxlInylGal-xl—ylN，式中，O彡 xl彡 1，0彡yl彡 1，0彡 Ι-xl-yl，厚度為 2 ?8μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述多量子阱層的材質(zhì)為AlxiInyiGai—xi—yiN/Alx2lny2Gai—x2-y2N，(Xl-xl-yl，0<x2<l，0<y2<l，(Xl-x2_y2，式中，量子皇Alx2lny2Gai—x2-y2N的厚度為5?50nm，量子講AlxiInyiGai—xi—yiN的厚度為I?10nm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P-型半導(dǎo)體材料的材質(zhì)為 AlxiInyiGal—xi—yiN，式中，O彡 xl彡 1,0彡yl彡 1,0彡 Ι-xl-yl，厚度為 100?500nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電流擴展層的材質(zhì)為11'0、附411、氧化鋅、石墨稀、招或金屬納米線，厚度為10?500]11]1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型歐姆電極的材質(zhì)為P型歐姆電極Cr Au。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型歐姆電極的材質(zhì)為N型歐姆電極Cr Au。10.權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于:步驟如下: 第一步，在MOCVD (即金屬有機化合物化學(xué)氣相沉淀)反應(yīng)爐中，將襯底在1200 °C進行烘烤，處理掉襯底表面異物； 第二步，在MOCVD反應(yīng)爐中，在第一步處理后的襯底表面外延生長一層厚度為10?50nm的緩沖層； 第三步，在MOCVD反應(yīng)爐中，在第二步得到的緩沖層上依次外延生長厚度為2?8μπι的N型半導(dǎo)體材料、量子皇Alx2Iny2Ga1-x2—y2N的厚度為5?50nm，量子阱AlxlInylGa1-xl—ylN的厚度為I?1nm的多量子阱層和厚度為100?500nm的P-型半導(dǎo)體材料； 第四步，在第三步得到的P-型半導(dǎo)體材料上蒸鍍絕緣層，所用材質(zhì)為無摻雜的A1N、Al203、Si02、Si3N4、金剛石、LiF或PMMA，厚度為0.5?20nm，是連續(xù)膜結(jié)構(gòu)或非連續(xù)膜結(jié)構(gòu)； 第五步，在第四步得到的絕緣層上蒸鍍電流擴展層，并通過光刻和濕法腐蝕制作電流擴展層的ITO電流擴展圖形； 第六步，通過光刻和干法刻蝕工藝制作臺階，曝露出N型半導(dǎo)體材料； 第七步，蒸鍍并且光刻制作出P型歐姆電極和N型歐姆電極； 至此制得權(quán)利要求1所述一種LED的芯片結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L33/00GK105932129SQ201610260335
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】張紫輝, 張勇輝, 畢文剛, 徐庶, 耿翀
【申請人】河北工業(yè)大學(xué)