【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及led芯片領域，尤其是一種改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片及其制備方法。
技術介紹
1、藍寶石圖形襯底上的氮化鎵基發光二極管中，由于橫向電阻的存在造成靠近n型電極臺面邊緣局部區域電流擁擠，造成p-n結電流不均勻，不僅影響了器件的發光性能，對器件的可靠性也有很重要的影響。
2、要使電流均勻擴展，就需要降低電流通道的電阻。一方面是提高n型氮化鎵材料的電導率，減小n型氮化鎵的橫向電阻；然而隨著n型氮化鎵層摻雜濃度的提高，會導致晶體質量下降，加劇載流子的散射效應，反而影響電導率的改善，所以對于n型氮化鎵材料的摻雜濃度也需要控制在一定的需求范圍內。另一方面，優化電極圖形，通過改變電流的通道路徑來減小橫向電阻；優化的電極圖形，搭配合適的透明導電層及電流擴展層，可以較好的提高電流注入效率及注入均勻性。但是對于n電極下方區域的電流通道來說，電流密度依舊較大，電流擁擠狀況得不到較為有效的緩解。
技術實現思路
1、專利技術目的：為了解決現有技術所存在的問題，本專利技術提供了一種改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片及其制備方法，采用深入n型氮化鎵的n電極，較好的改善了n電極下方的電流擁擠效應；有利于改善電流注入效率，從而提高二極管的內量子轉換效率。
2、技術方案：本專利技術公開了一種改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，由下至上包括以下結構：藍寶石圖形襯底、緩沖層、應力釋放層、絕緣層、n型氮化鎵層、電流擴展層、量子阱發光層、p型電子阻擋層、p型氮化鎵層、透
3、更進一步的，所述絕緣層生長在應力漸變層和n型氮化鎵層之間，所述絕緣層的材料采用氮化硅si3n4材料，但并不限制于氮化硅材料，氮化硅材料的導熱性能好、熱膨脹系數小、電絕緣性能好，且具有較高的抗擊穿電壓，因此可以很好地避免n電極下方產生漏電的風險，增強了led的電特性。
4、更進一步的，所述的n電極深入n型氮化鎵層，部分或者完全嵌入到n型氮化鎵層之中，減少了電流在傳統的n電極下方的輸運路徑，可以很好地緩解電流輸運過程中n電極下方的電流擁擠效應，提高電流的輸運效率。
5、更進一步的，所述量子肼發光層為ingan/gan多量子阱發光層。
6、更進一步的，所述p型電子阻擋層為p型algan材料的電子阻擋層。
7、本專利技術還公開了上述改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片的制備方法，首先在金屬-有機物化學氣相沉積設備mocvd中生長，獲得完整外延結構的led外延片，再在外延片上進行倒裝led芯片的制備。
8、更進一步的，制備方法中發光二極管外延片的制備步驟如下：
9、1)采用濺射技術在藍寶石圖形襯底上蒸鍍aln材料，所述aln材料是所述緩沖層的一部分；采用所述的濺射技術可以獲得晶體質量較好的aln緩沖層材料；
10、2)將鍍有aln材料的藍寶石圖形襯底放入mocvd中進行高溫處理，在高溫的腔體環境中通入氫氣對藍寶石圖形襯底表面進行清潔；
11、3)在mocvd設備中在清潔后的藍寶石圖形襯底上接著生長緩沖層；
12、4)在mocvd設備中在所述緩沖層上生長應力釋放層；
13、5)在mocvd設備中在所述應力釋放層上生長氮化硅絕緣層；
14、6)在mocvd設備中在所述氮化硅絕緣層上生長si摻雜的n型氮化鎵層；
15、7)在mocvd設備中在所述n型氮化鎵層上生長電流擴展層，所述電流擴展層為低濃度si摻雜的氮化鎵薄膜材料；
16、8)在mocvd設備中在所述電流擴展層上生長ingan/gan多量子阱發光層；
17、9)在mocvd設備中在所述ingan/gan量子阱發光層上生長p型algan材料的電子阻擋層；
18、10)在mocvd設備中在所述p型電子阻擋層上生長mg摻雜的p型氮化鎵層。
19、更進一步的，在mocvd設備中生長應力絕緣層和n型氮化鎵層結構的具體方法如下：
20、1)在mocvd設備中在應力釋放層結構上生長絕緣層，所述的絕緣層材料為氮化硅si3n4，厚度在該氮化硅材料在mocvd腔體中的生長溫度為1000～1100℃；
21、2)在mocvd設備中，在上述所述氮化硅si3n4的絕緣層上繼續生長si摻雜氮化鎵gan，n型氮化鎵層的si摻雜濃度在5×1018cm-3～5×1019cm-3，生長溫度為1050～1100℃，生長厚度在1.5～3μm。
22、更進一步的，倒裝led芯片的制備步驟如下：
23、1)在制備好的外延片上進行光刻，刻蝕出n電極平臺，并在n電極平臺上再次光刻出n電極孔，n電極孔深入n型氮化鎵層，n電極孔的深度為0.5～2um；
24、2)在所述刻蝕出n電極平臺及n電極孔的外延片上沉積透明導電層，再經過光刻工藝將n電極平臺區域上的透明導電層刻蝕掉，只保留p型氮化鎵層上的透明導電層，所述透明導電層材料為氧化銦錫ito材料，厚度為可采用e-beam電子束蒸鍍法、sputter磁控濺射法，或是rpd反應等離子沉積法進行沉積生長；
25、3)在所述鍍有透明導電層的外延片上采用e-beam蒸鍍法沉積金屬電極層，所述電極層的材料為cr/al/ti/pt/au其中一種或兩種以上的合金組合，電極形狀根據需求進行設計；
26、4)在所述形成電極層的外延片上蒸鍍保護層，所述保護層材料為sio2材料，生長厚度為采用pecvd設備進行sio2材料的蒸鍍，sio2保護層對整個led芯片起到鈍化保護的作用；最終獲得改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片。
27、有益效果：本專利技術具有以下優點：
28、通過采用深入n型氮化鎵的n電極結構，部分或是完全嵌入n型氮化鎵層之中，能夠較好的改善傳統n電極下方的電流擁擠效應，有利于降低n電極下方電流通路的電阻及產生的熱效應，從而提高電流注入效率，增加二極管的內量子效率。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于由下至上包括以下結構：藍寶石圖形襯底、緩沖層、應力釋放層、絕緣層、N型氮化鎵層、電流擴展層、量子阱發光層、P型電子阻擋層、P型氮化鎵層、透明導電層、電極層、保護層。
2.根據權利要求1所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述絕緣層材料為氮化硅材料。
3.根據權利要求1所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述N型氮化鎵層中深入嵌入N電極，所述N電極部分或完全嵌入所述N型氮化鎵層中。
4.根據權利要求1所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述量子肼發光層為InGaN/GaN多量子阱發光層。
5.根據權利要求1所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述P型電子阻擋層為P型AlGaN材料的電子阻擋層。
6.一種權利要求1-5中任一項所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片的制備方法，其特征在于首先在金屬-有機物化學氣相沉積設備MOCVD中生長，獲得完整外延結構的LED外延片，再在外延
7.根據權利要求6所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片的制備方法，其特征在于發光二極管外延片的制備步驟如下：
8.根據權利要求7所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片的制備方法，其特征在于在MOCVD設備中生長應力絕緣層和N型氮化鎵層結構的具體方法如下：
9.根據權利要求6所述的改善N電極電流擁擠效應的發光二極管芯片的制備方法，其特征在于倒裝LED芯片的制備步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于由下至上包括以下結構：藍寶石圖形襯底、緩沖層、應力釋放層、絕緣層、n型氮化鎵層、電流擴展層、量子阱發光層、p型電子阻擋層、p型氮化鎵層、透明導電層、電極層、保護層。
2.根據權利要求1所述的改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述絕緣層材料為氮化硅材料。
3.根據權利要求1所述的改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述n型氮化鎵層中深入嵌入n電極，所述n電極部分或完全嵌入所述n型氮化鎵層中。
4.根據權利要求1所述的改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯片，其特征在于：所述量子肼發光層為ingan/gan多量子阱發光層。
5.根據權利要求1所述的改善n電極電流擁擠效應的發光二極管芯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉寶琴，朱劍峰，黃季前，任飛，徐扣琴，
申請(專利權)人：南通同方半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。