CN108470809A - 具有透明导电层复合膜组的led芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片及其制作方法，包括：衬底和位于衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，外延结构包括依次设置于衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于透明导电层至少一侧表面的金属层，金属层的电阻率小于透明导电层的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率、从而可以增加电流的横向扩展效率、降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层的厚度，提高LED芯片的亮度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，涉及一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片及其制作方法。
背景技术
Ⅲ-V族化合物半导体材料是当前主流的用于制作LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片的半导体材料，其中以氮化镓基材料和铝镓铟磷基材料最为普遍。
传统的P型Ⅲ-V族化合物半导体材料的电流扩展性能较差，为了使电流能够均匀的注入发光层，通常的做法是在P型Ⅲ-V族化合物半导体材料层上添加一层透明导电层。其中，常用的透明导电层包括氧化铟锡、氧化镉锡、氧化铟和氧化锌等，其中，氧化铟锡(IndiumTin Oxide，ITO)是应用最广泛的一种透明导电层材料。
但是，由于透明导电层的厚度对LED芯片的电压和亮度的影响较大，如透明导电层越厚可获得的电压越低，但太厚的透明导电层又会吸收部分光，影响LED芯片的出光效率，因此，现有技术中都是在保证电压需求的基础上，将透明导电层的厚度降到最低，以降低透明导电层的吸光程度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片及其制作方法，以进一步降低LED芯片的电压。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片，包括：
衬底和位于所述衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，所述外延结构至少包括依次设置于所述衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；
所述第一电极位于暴露出所述第一半导体层的平台，且与所述第一半导体层电连接；所述第二电极位于所述透明导电层复合膜组表面，且通过所述透明导电层复合膜组与所述第二半导体层电连接；
所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层至少一侧表面的金属层，所述金属层的电阻率小于所述透明导电层的电阻率。
优选地，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层一侧表面的金属层。
优选地，所述透明导电层位于所述第二半导体层的表面，所述金属层位于所述透明导电层的表面。
优选地，所述金属层位于所述第二半导体层的表面，所述透明导电层位于所述金属层的表面。
优选地，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层两侧表面的金属层，其中，第一层金属层位于所述第二半导体层的表面，所述透明导电层位于所述第一层金属层的表面，第二层金属层位于所述透明导电层的表面。
优选地，所述透明导电层为ITO、FTO、ATO、AZO或GZO膜层。
优选地，所述金属层的材料为Al、Zn、Ag或其中至少二种材料的合金。
优选地，所述金属层的厚度为
一种LED芯片的制作方法，应用于如上任一项所述的LED芯片，包括：
提供衬底，并在所述衬底的一侧表面形成外延结构，所述外延结构至少包括依次设置于所述衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；
对部分区域的所述第二半导体层和量子阱发光层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一半导体层的平台；
在所述第二半导体层和暴露出的所述第一半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，进行退火处理后，去除所述第一半导体层表面的所述透明导电层复合膜组，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层至少一侧表面的金属层，所述金属层的电阻率小于所述透明导电层的电阻率；
在暴露出的所述第一半导体表面形成第一电极、在所述透明导电层复合膜组表面形成第二电极，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极通过所述透明导电层复合膜组与所述第二半导体层电连接。
优选地，在所述第二半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，包括：
在所述第二半导体层表面形成所述透明导电层，在所述透明导电层表面形成所述金属层；
或者，在所述第二半导体层表面形成所述金属层，在所述金属层表面形成所述透明导电层；
或者，在所述第二半导体层表面形成第一层金属层，在所述第一层金属层表面形成所述透明导电层，在所述透明导电层表面形成第二层金属层。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的具有透明导电层复合膜组的LED芯片及其制作方法，包括衬底和位于所述衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，透明导电层复合膜组又包括透明导电层和位于透明导电层至少一侧表面的金属层，由于金属层的电阻率小于透明导电层的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率，从而可以增加电流的横向扩展效率、降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层的厚度，提高LED芯片的亮度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种LED芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种LED芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种LED芯片的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种LED芯片的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的LED芯片的制作方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片，如图1所示，包括：
衬底1和位于衬底1一侧表面的外延结构2、至少一层透明导电层复合膜组3、第一电极4和第二电极5，该外延结构2至少包括依次设置于衬底1表面的第一半导体层20、量子阱发光层21和第二半导体层22。
其中，第二电极5位于透明导电层复合膜组3的表面，并且，第二电极5通过透明导电层复合膜组3与第二半导体层22电连接。第一电极4位于暴露出第一半导体层20的平台，且与第一半导体层20电连接。透明导电层复合膜组3包括透明导电层30和位于透明导电层30至少一侧表面的金属层31，金属层31的电阻率小于透明导电层30的电阻率。
由于金属层31的电阻率小于透明导电层30的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率，从而可以增加电流的横向扩展效率、降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层30的厚度、降低透明导电层30的吸光程度，提高LED芯片的亮度。
本实施例中，第一半导体层20为N型氮化镓层，第二半导体层22为P型氮化镓层。需要说明的是，在衬底1上沉积第一半导体层20之前，还可以先形成缓冲层6。在形成第二半导体层22之后，可以对第二半导体层22和量子阱发光层21进行刻蚀，形成暴露出第一半导体层20的平台，之后，在第二半导体层22和暴露出的第一半导体层20表面形成透明导电层复合膜组3，经过退火工艺后，使透明导电层30和金属层31更好地融合，并使透明导电层复合膜组3与第二半导体层22或暴露出的第一半导体层20形成良好的欧姆接触，之后，刻蚀掉暴露出的第一半导体层20表面的透明导电层复合膜组3，仅保留第二半导体层22表面的透明导电层复合膜组3，并在第二半导体层22表面的透明导电层复合膜组3上形成第二电极5，在暴露出的第一半导体层20表面形成第一电极4。
在本发明的一个实施例中，透明导电层复合膜组3包括透明导电层30和位于透明导电层30一侧表面的金属层31。如图1所示，透明导电层30位于第二半导体层22的表面，金属层31位于透明导电层30的表面。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，如图2所示，金属层31可以位于第二半导体层22的表面，透明导电层30可以位于金属层31的表面。
在本发明的另一个实施例中，透明导电层复合膜组3还可以包括透明导电层30和位于透明导电层30两侧表面的金属层31，如图3所示，第一层金属层31位于第二半导体层22的表面，透明导电层30位于第一层金属层31的表面，第二层金属层31位于透明导电层30的表面。
在本发明的另一个实施例中，LED芯片还可以包括多层透明导电层复合膜组3，如图4所示，本实施例中仅以LED芯片包括两层透明导电层复合膜组32层为例进行说明，此外，仅以透明导电层复合膜组3包括透明导电层30和位于透明导电层30一侧表面的金属层31为例进行说明，并不仅限于此。
本实施例中的透明导电层30为ITO(In2O3：SnO2)、FTO(SnO2：F)、ATO(SnO2：Sb)、AZO(ZnO：Al)或GZO(ZnO：Ga)膜层。金属层31的材料为Al、Zn、Ag或其中至少二种材料的合金，例如，Al和Zn的合金，或，Zn和Ag的合金等。进一步地，本实施例中金属层31的厚度为
由于金属层31的厚度远远小于透明导电层30的厚度，因此，不会对透明导电层30的厚度产生影响，反而会提升透明导电层30与第二半导体层22的欧姆接触性能，使得相同厚度下，本实施例中LED芯片的电压小于现有技术中LED芯片的电压。基于此，当实施例中LED芯片的电压与现有技术中LED芯片的电压相同时，本实施例中LED芯片中的透明导电层复合膜组3的厚度小于现有技术中LED芯片中透明导电层的厚度。
本发明所提供的具有透明导电层复合膜组的LED芯片，包括衬底和位于所述衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，透明导电层复合膜组又包括透明导电层和位于透明导电层至少一侧表面的金属层，由于金属层的电阻率小于透明导电层的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率、从而可以增加电流的横向扩展效率，降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层的厚度、降低透明导电层的吸光程度，提高LED芯片的亮度。
本发明实施例还提供了一种LED芯片的制作方法，应用于如上任一项所述的LED芯片，如图5所示，包括：
S501：提供衬底，并在所述衬底的一侧表面形成外延结构，所述外延结构至少包括依次设置于所述衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；
S502：对部分区域的所述第二半导体层和量子阱发光层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一半导体层的平台；
S503：在所述第二半导体层和暴露出的所述第一半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，进行退火处理后，去除所述第一半导体层表面的所述透明导电层复合膜组，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层至少一侧表面的金属层，所述金属层的电阻率小于所述透明导电层的电阻率；
S504：在暴露出的所述第一半导体表面形成第一电极、在所述透明导电层复合膜组表面形成第二电极，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极通过所述透明导电层复合膜组与所述第二半导体层电连接。
具体过程为：提供衬底1，在衬底1表面形成外延结构2，即在衬底1表面依次形成第一半导体层20、量子阱发光层21和第二半导体层22，当然，在沉积第一半导体层20之前，还可以先形成缓冲层6，本发明并不对此进行限定。
在形成第二半导体层22之后，对第二半导体层22和量子阱发光层21进行刻蚀，形成暴露出第一半导体层20的平台，之后，在第二半导体层22和暴露出的第一半导体层20表面形成透明导电层复合膜组3，经过退火工艺后，使透明导电层30和金属层31更好地融合，并使透明导电层复合膜组3与第二半导体层22或暴露出的第一半导体层20形成良好的欧姆接触；
之后，刻蚀掉暴露出的第一半导体层20表面的透明导电层复合膜组3，仅保留第二半导体层22表面的透明导电层复合膜组3，并在第二半导体层22表面的透明导电层复合膜组3上形成第二电极5，在暴露出的第一半导体层20表面形成第一电极4。
本实施例中，在第二半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，包括：
在第二半导体层表面形成透明导电层，在透明导电层表面形成金属层；
或者，在第二半导体层表面形成金属层，在金属层表面形成透明导电层；
或者，在第二半导体层表面形成第一层金属层，在第一层金属层表面形成透明导电层，在透明导电层表面形成第二层金属层。
本发明所提供的LED芯片的制作方法，在外延结构表面形成了至少一层透明导电层复合膜组，透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于透明导电层至少一侧表面的金属层，由于金属层的电阻率小于透明导电层的电阻率，因此，可以降低整个透明导电层的电阻率、从而可以增加电流的横向扩展效率，降低LED芯片的电压，进而可以在保证电压需求的基础上，进一步降低透明导电层的厚度、降低透明导电层的吸光程度，提高LED芯片的亮度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种具有透明导电层复合膜组的LED芯片，其特征在于，包括：
衬底和位于所述衬底一侧表面的外延结构、至少一层透明导电层复合膜组、第一电极和第二电极，所述外延结构至少包括依次设置于所述衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；
所述第一电极位于暴露出所述第一半导体层的平台，且与所述第一半导体层电连接；所述第二电极位于所述透明导电层复合膜组表面，且通过所述透明导电层复合膜组与所述第二半导体层电连接；
所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层至少一侧表面的金属层，所述金属层的电阻率小于所述透明导电层的电阻率。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层一侧表面的金属层。
3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述透明导电层位于所述第二半导体层的表面，所述金属层位于所述透明导电层的表面。
4.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述金属层位于所述第二半导体层的表面，所述透明导电层位于所述金属层的表面。
5.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层两侧表面的金属层，其中，第一层金属层位于所述第二半导体层的表面，所述透明导电层位于所述第一层金属层的表面，第二层金属层位于所述透明导电层的表面。
6.根据权利要求1～5任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述透明导电层为ITO、FTO、ATO、AZO或GZO膜层。
7.根据权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述金属层的材料为Al、Zn、Ag或其中至少二种材料的合金。
8.根据权利要求7所述的LED芯片，其特征在于，所述金属层的厚度为
9.一种LED芯片的制作方法，其特征在于，应用于权利要求1～8任一项所述的LED芯片，包括：
提供衬底，并在所述衬底的一侧表面形成外延结构，所述外延结构至少包括依次设置于所述衬底表面的第一半导体层、量子阱发光层和第二半导体层；
对部分区域的所述第二半导体层和量子阱发光层进行刻蚀，以形成暴露出所述第一半导体层的平台；
在所述第二半导体层和暴露出的所述第一半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，进行退火处理后，去除所述第一半导体层表面的所述透明导电层复合膜组，所述透明导电层复合膜组包括透明导电层和位于所述透明导电层至少一侧表面的金属层，所述金属层的电阻率小于所述透明导电层的电阻率；
在暴露出的所述第一半导体表面形成第一电极、在所述透明导电层复合膜组表面形成第二电极，所述第一电极与所述第一半导体层电连接，所述第二电极通过所述透明导电层复合膜组与所述第二半导体层电连接。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述第二半导体层表面形成至少一层透明导电层复合膜组，包括：
在所述第二半导体层表面形成所述透明导电层，在所述透明导电层表面形成所述金属层；
或者，在所述第二半导体层表面形成所述金属层，在所述金属层表面形成所述透明导电层；
或者，在所述第二半导体层表面形成第一层金属层，在所述第一层金属层表面形成所述透明导电层，在所述透明导电层表面形成第二层金属层。
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