專利名稱：一種led芯片及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光電子技術領域，涉及一種LED芯片及其制備方法。
背景技術：
LED (Light Emitting Diode)芯片，也稱為LED發(fā)光芯片，是LED燈的核心組件，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電能轉化為光能。LED芯片中位于襯底之上的發(fā)光結構主要由兩部分組成，一部分是P型半導體，空穴為多數(shù)載流子，另一部分是N型半導體，電子為多數(shù)載流子，兩種半導體連接起來時，形成P-N結。當電流通過導線作用于這個芯片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P-N結合區(qū)(如量子阱區(qū))電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED芯片發(fā)光的原理，其中，發(fā)出光的顏色依賴于光波長，且由形成P-N結的材料決定的。LED在生產(chǎn)過程中不要添加“汞”，也不需要充氣，不需要玻璃外 殼，抗沖擊性好，抗震性好，不易破碎，便于運輸，非常環(huán)保，被稱為“綠色能源”。最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。汽車信號燈也是LED光源應用的重要領域。隨著半導體科技的進步，現(xiàn)今的LED芯片已具備了高亮度的輸出，加上LED芯片具有省電、體積小、低電壓驅(qū)動、壽命非常長(普遍在5萬至10萬小時之間)等優(yōu)點，因此，LED芯片已廣泛地應用在顯示器與照明等領域。不過，提高LED芯片的亮度，仍是改進LED芯片質(zhì)量的主導方向。為追求更好的LED芯片質(zhì)量，現(xiàn)行的LED廠家在外延結構上使用單一的窗口層(window layer)用于提升電流均勻擴散的效果，從而提高LED芯片的外部量子效率。不過，由于窗口層是LED芯片驅(qū)動電流注入的地方也是出光的地方，因此窗口層的厚度需要維持I μ m以上，例如5 μ m或10 μ m。由于該厚度較大，因此外延生長窗口層時必須用高速的長晶速率來完成。高速長晶速率會對于窗口層的質(zhì)量有所影響，特別是在外延結構和窗口層為兩種不同材料時二者接觸面上，由于材料的差異易使窗口層上形成表面突起(hillock)造成質(zhì)量上的缺陷，導致窗口層吸光的情況發(fā)生，降低了 LED芯片的外部量子效率。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種LED芯片及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中窗口層的生長缺陷引起窗口層吸光導致LED芯片外部量子效率降低的問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種LED芯片的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟I)提供一半導體襯底，依次在所述半導體襯底表面上外延生長N型外延層、有源層、及P型外延層，以形成發(fā)光外延結構；2)在第一溫度下，以第一流量通入Ga源，在所述發(fā)光外延層結構上表面外延生長具有第一厚度的P型GaP窗口緩沖層；3)升高反應溫度至第二溫度后，以第二流量通入Ga源，在所述窗口緩沖層上表面外延生長具有第二厚度的P型GaP窗口層，其中，所述第二流量大于第一流量，所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m ;4)在所述窗口層上表面依次制作透明導電層和第一電極，并在所述半導體襯底的背面制作第二電極?？蛇x地，所述步驟I)中在外延生長所述發(fā)光外延結構之前還包括以下步驟在所述半導體襯底上外延生長由第一間接能隙材料層和第二間接能隙材料層組成的雙層薄膜，以形成位于所述半導體襯底上表面的布拉格反射層，其中，所述第二間接能隙材料層的折射率大于第一間接能隙材料層的折射率?？蛇x地，所述雙層薄膜為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜，X的范圍是O. 45、. 7，其中， 第一間接能隙材料層AlAs形成于第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As之上。可選地，所述雙層薄膜為AlxGa(1_x)As/AlAs雙層薄膜，X的范圍是O. 45、. 7，其中，第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As形成于第一間接能隙材料層AlAs之上?？蛇x地，所述布拉格反射層的反射波長的范圍是55(T750nm，所述第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As的X取值范圍是O. 45、. 6。可選地，所述第一流量與第二流量的比值范圍為O. Γ0. 6。可選地,所述第一厚度范圍為10ηπΓ5 μ m,所述第二厚度范圍為 " 5μπι?？蛇x地，所述第一厚度范圍為IOnnTl μ m。可選地，所述發(fā)光外延結構為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGaInP0本發(fā)明還提供一種LED芯片，所述LED芯片至少包括半導體襯底；發(fā)光外延結構，位于所述半導體襯底上表面，由上至下依次包括P型外延層、有源層、及N型外延層；窗口緩沖層，為具有第一厚度的P型GaP,形成于所述發(fā)光外延結構上表面；窗口層，為具有第二厚度的P型GaP，形成于所述窗口緩沖層上表面，所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m ;；透明導電層，形成于所述窗口層上表面。第一電極，形成于所述透明導電層上表面；第二電極，形成于所述半導體襯底的背面。如上所述，本發(fā)明的LED芯片及其制備方法，具有以下有益效果與現(xiàn)有的在發(fā)光外延結構上使用單一窗口層的LED芯片而言,本發(fā)明在LED芯片的發(fā)光外延結構和窗口層之間增加一材料相同但厚度小于窗口層的窗口緩沖層，其中，該窗口緩沖層的外延生長溫度及外延生長速率均小于所述窗口層，由于在低溫低速的環(huán)境下外延生長，因此該窗口緩沖層的質(zhì)量缺陷小于窗口層的質(zhì)量缺陷，又由于窗口層和窗口緩沖層為同種材料，從而保證后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷降低，實現(xiàn)利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，從而進一步提聞LED芯片的外部量子效率。


圖I至圖4顯示為本發(fā)明LED芯片制備方法的各步驟的示意圖，其中，圖4也為本發(fā)明LED芯片的結構示意圖。圖5a顯不為現(xiàn)有技術中單一窗口層的掃描電鏡(SEM)照片。圖5b顯示為本發(fā)明中增加窗口緩沖層后的窗口層的掃描電鏡(SEM)照片。元件標號說明I半導體襯底2布拉格反射層21第一間接能隙材料層
22第二間接能隙材料層3發(fā)光外延結構、31P型外延層32有源層33N型外延層4窗口緩沖層5 窗口層6透明導電層71第一電極72第二電極
具體實施例方式以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖I至圖4。需要說明的是，以下具體實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜?，F(xiàn)有技術中，為了追求更好的LED芯片質(zhì)量，現(xiàn)行的LED廠家在外延結構上使用單一的窗口層(window layer)用于提升電流均勻擴散的效果,從而提高LED芯片的外部量子效率。不過，外延生長厚度較大的窗口層時必須用高速的長晶速率來完成，而高速長晶速率又會對于窗口層的質(zhì)量有所影響，特別是在外延結構和窗口層為兩種不同材料時二者接觸面上，由于材料的差異易使窗口層上形成表面突起(hillock)造成質(zhì)量上的缺陷，導致窗口層吸光的情況發(fā)生，降低了 LED芯片的外部量子效率。有鑒于此，本發(fā)明提供一種LED芯片及其制備方法，與現(xiàn)有的在發(fā)光外延結構上使用單一窗口層的LED芯片而言,本發(fā)明在LED芯片的發(fā)光外延結構和窗口層之間增加一材料相同但厚度小于窗口層的窗口緩沖層，其中，該窗口緩沖層的外延生長溫度及外延生長速率均小于所述窗口層，由于在低溫低速的環(huán)境下外延生長，因此該窗口緩沖層的質(zhì)量缺陷小于窗口層的質(zhì)量缺陷，又由于窗口層和窗口緩沖層為同種材料，從而保證后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷降低，實現(xiàn)利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，從而進一步提高LED芯片的外部量子效率。以下將詳細闡述本發(fā)明的LED芯片及其制備方法的實施方式，使本領域技術人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本發(fā)明。實施例一如圖I至圖4所示，本發(fā)明提供一種LED芯片的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟首先執(zhí)行步驟1)，提供一半導體襯底1，采用金屬化學有機氣相沉積方法(MOCVD),依次在所述半導體襯底表面上外延生長N型外延層33、有源層32、及P型外延層31，以形成發(fā)光外延結構3。其中，所述半導體襯底I為GaAs或Ge ;所述有源層32為多量子阱結構；所述發(fā)光外延結構為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGalnP。
需要說明的是，為了降低LED芯片的半導體襯底I對光的吸收，可以在半導體襯底I和發(fā)光外延結構3之間插入布拉格反射層,將部分射向襯底的光反射回去,從而增大整個LED芯片的出光效率。因此，如圖I所示，在所述步驟I)中，在外延生長所述發(fā)光外延結構3之前還包括以下外延生長布拉格反射層2的步驟，具體如下在所述半導體襯底I上外延生長由第一間接能隙材料層21和第二間接能隙材料層22組成的雙層薄膜，以形成位于所述半導體襯底上表面的布拉格反射層2，其中，所述第二間接能隙材料層的折射率大于第一間接能隙材料層的折射率，所述第一間接能隙材料層和第二間接能隙材料層的厚度相等且為其對應的反射光波長的四分之一。其中，所述第一間接能隙材料層21為AlAs，第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As,因此，所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜或AlxGa(1_x)As /AlAs雙層薄膜。當所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜時，第一間接能隙材料層AlAs形成于第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As之上，X的范圍是O. 45、. 7 ;當所述布拉格反射層2為AlxGa(1_x)As /AlAs雙層薄膜時，第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As形成于第一間接能隙材料層AlAs之上,X的范圍是O. 45、. 7 ;所述第一間接能隙材料層AlAs和第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As的厚度相等且為其對應的反射光波長的四分之一。進一步，當所述布拉格反射層2的反射波長的范圍是55(T750nm時,所述布拉格反射結構2中第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As，且x取值范圍是O. 45、. 6。具體地，在本實施例一中，所述半導體襯底I為輕摻雜N型GaAs，其摻雜濃度小于lelScnT2 ;所述布拉格反射層2外延生長在所述半導體襯底I上表面，其中，所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜，x取值范圍是O. 45、. 6，所述布拉格反射層2的反射波長的范圍是55(T750nm ;所述發(fā)光外延結構3外延生長在所述布拉格反射層2上表面，P型外延層31為P型Ala 5In0.5P，N型外延層33為N型Ala 5In0.5P，所述有源層32 (多量子阱結構)為(AlylGa1^1)a5Ina5P/ (Aly2Ga1^2)a5Ina5P 雙層薄膜,其中，(AlylGa1^1)a5Ina5P 層形成于(Aly2Ga1I2)a5Ina5P 層上，O ( γ2<γι ( I，優(yōu)選地，O. 55 ^ Yl ^ O. 7,0 ^ y2 ^ O. 4。需要指出的是，在本實施例一中，P型外延層31、有源層32及N型外延層33中限制In的含量與AlGa的含量相等，目的是使發(fā)光外延結構3與布拉格反射結構2晶格匹配，且同時發(fā)光外延結構3內(nèi)部也保證晶格匹配。具體原因如下在本實施例一中，布拉格反射結構2中，第一間接能隙材料層21為AlAs、第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As，發(fā)光外延結構3為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGaInP,為了達到發(fā)光外延結構3與布拉格反射結構2晶格匹配的目的，則需要發(fā)光外延結構3中In的含量與AlGa的含量相等，同時，為滿足發(fā)光外延結構3內(nèi)部也晶格匹配,貝U在本實施例一中，發(fā)光外延結構3的材料為(AlyGa1I)a5Ina5P,其中，O彡y彡I。接著執(zhí)行步驟2)。在步驟2)中，如圖2所不,米用金屬化學有機氣相沉積方法(M0CVD),在第一溫度下，以第一流量通入Ga源，在所述發(fā)光外延層結構3上表面外延生長具有第一厚度的P型GaP窗口緩沖層4。其中，所述Ga源為TMGa或TEGa，在本實施例一中，所示Ga源為TMGa ;所述第一厚度范圍為10ηπΓ5μπι，優(yōu)選地，所述第一厚度范圍為IOnnTl μ m，在本實施例一中，所述第一厚度為O. 5^0. 8 μ m ;所述窗口緩沖層4為P型GaP目的是使所述窗口緩沖層材料的能隙高于發(fā)光外延結構中材料的能隙。需要說明的是，在本實施例一中，外延生長所述窗口緩沖層4的溫度可以與外延生長所述多量子阱結構的溫度保持一致，也可以高于外延生長所述多量子阱結構的溫度，只要保證外延生長所述窗口緩沖層4的溫度(第一溫度)低于后續(xù)預生長窗口層的生長溫度(第二溫度)即可?！ぴ诓襟E3)中，如圖3所示，采用金屬化學有機氣相沉積方法(M0CVD)，升高反應溫度至第二溫度后，以大于第一流量的第二流量通入Ga源，在所述窗口緩沖層4上表面外延生長具有第二厚度的P型GaP窗口層5。其中，所述Ga源為TMGa或TEGa，在本實施例一中，所示Ga源為TMGa ;所述第一流量與第二流量的比值范圍為O. Γθ. 6，在本實施例一中，所述流量比值優(yōu)選為O. 3^0. 4 ;所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m，優(yōu)選地，所述第二厚度范圍為廣15 μ m，在本實施例一中，所述第二厚度為3飛μπι。需要說明的是，增加Ga源的流量目的在于通過調(diào)整Ga源(TMGa或TEGa)的流量來提高所示窗口層5外延生長的速率，從而滿足生長厚度較大的窗口層的需要；另外，升高溫度后再外延生長厚度較大的所述窗口層5，是為了使其在外延生長速率很大的情況下，進一步降低表面突起的產(chǎn)生，從而降低所述窗口層5的質(zhì)量缺陷。需要進一步說明的是，相較于傳統(tǒng)的只在高溫高速環(huán)境下外延生長單一窗口層而言，本發(fā)明先在低溫低速的環(huán)境下外延生長質(zhì)量缺陷較小的窗口緩沖層，而后在所述窗口緩沖層上繼續(xù)外延生長同種材料的窗口層，保證了后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷也有所降低，如圖5a和5b所示，圖5b的窗口層的表面突起明顯更少，即本發(fā)明增加了窗口緩沖層的窗口層的質(zhì)量缺陷更小，從而實現(xiàn)了利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，進一步提高LED芯片的外部量子效率。在步驟4)中，如圖4所不,在所述窗口層5上表面依次制作透明導電層6和第一電極71，并在所述半導體襯底I的背面制作第二電極72。所述透明導電層6進一步使電流更均勻分布于所述窗口層5，其中，所述透明導電層6至少包括ITO (銦錫氧化物半導體)；所述第一電極71至少包括CrAu合金；所述第二電極72為GeAuNi合金。與現(xiàn)有的在發(fā)光外延結構上使用單一窗口層的LED芯片而言,本發(fā)明的LED芯片的制備方法，在LED芯片的發(fā)光外延結構和窗口層之間增加一材料相同但厚度小于窗口層的窗口緩沖層，其中，該窗口緩沖層的外延生長溫度及外延生長速率均小于所述窗口層，由于在低溫低速的環(huán)境下外延生長，因此該窗口緩沖層的質(zhì)量缺陷小于窗口層的質(zhì)量缺陷，又由于窗口層和窗口緩沖層為同種材料，從而保證后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷降低，實現(xiàn)利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，從而進一步提高LED芯片的外部量子效率。實施例二如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種依據(jù)所述LED芯片制備方法所獲得的LED芯片，所述LED芯片至少包括半導體襯底I、發(fā)光外延結構3、窗口緩沖層4、窗口層5、透明導電層6、第一電極71和第二電極72。在本實施例二中,所述LED芯片還包括位于所述半導體襯底I和發(fā)光外延結構3之間的布拉格反射層2。所述半導體襯底I為GaAs或Ge，具體地，在本實施例二中，所述半導體襯底I為輕摻雜N型GaAs，其摻雜濃度小于lel8cm_2。 需要說明的是，為了降低LED芯片的半導體襯底I對光的吸收，可以在半導體襯底I和發(fā)光外延結構3之間插入布拉格反射層2,將部分射向襯底的光反射回去,從而增大整個LED芯片的出光效率。所述布拉格反射層2形成于所述半導體襯底I的上表面，其包括由第一間接能隙材料層21和第二間接能隙材料層22組成的雙層薄膜，其中，所述第二間接能隙材料層22的折射率大于第一間接能隙材料層21的折射率，所述第一間接能隙材料層21和第二間接能隙材料層22的厚度相等且為其對應的反射光波長的四分之一。其中，所述第一間接能隙材料層21為AlAs，第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As,因此，所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜或AlxGa(1_x)As /AlAs雙層薄膜。當所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜時，第一間接能隙材料層AlAs形成于第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As之上，X的范圍是O. 45、. 7 ;當所述布拉格反射層2為AlxGa(1_x)As /AlAs雙層薄膜時，第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As形成于第一間接能隙材料層AlAs之上,X的范圍是O. 45、. 7 ;所述第一間接能隙材料層AlAs和第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As的厚度相等且為其對應的反射光波長的四分之一。進一步，當所述布拉格反射層2的反射波長的范圍是55(T750nm時,所述布拉格反射結構2中第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As，且x取值范圍是O. 45、. 6。具體地，在本實施例二中，如圖4所示，所述布拉格反射層2為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜，X取值范圍是O. 45、. 6，所述布拉格反射層2的反射波長的范圍是55(T750nm。所述發(fā)光外延結構3位于所述半導體襯底上表面，由上至下依次包括P型外延層31、有源層32、及N型外延層33。其中，所述有源層32為多量子阱結構；所述發(fā)光外延結構為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGalnP。具體地，在本實施例二中，如圖4所示，由于所述布拉格反射層2形成于所述半導體襯底I上表面，因此所述發(fā)光外延結構3形成于所述布拉格反射層2的上表面；P型外延層31為P型Ala5Ina5P, N型外延層33為N型Ala5Ina5P，所述有源層32 (多量子阱結構)為(AlylGa1^1)a5Ina5P/ (Aly2Ga1^2)a5Ina5P 雙層薄膜，其中，(AlylGa1^1)a5Ina5P 層形成于(Aly2Ga1I2)a5Ina5P 層上，O ( γ2<γι ( I，優(yōu)選地，O. 55 ^ Yl ^ O. 7,0 ^ y2 ^ O. 4。需要指出的是，在本實施例二中，P型外延層31、有源層32及N型外延層33中限制In的含量與AlGa的含量相等，目的是使發(fā)光外延結構3與布拉格反射結構2晶格匹配，且同時發(fā)光外延結構3內(nèi)部也保證晶格匹配。具體原因如下在本實施例二中，布拉格反射結構2中，第一間接能隙材料層21為AlAs、第二間接能隙材料層22為AlxGa(1_x)As，發(fā)光外延結構3為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGalnP，為了達到發(fā)光外延結構3與布拉格反射結構2晶格匹配的目的，則需要發(fā)光外延結構3中In的含量與AlGa的含量相等，同時，為滿足發(fā)光外延結構3內(nèi)部也晶格匹配，則在本實施例二中，發(fā)光外延結構3的材料為(AlyGa1I)a5Ina5P,其中，O 彡 y 彡 I。所述窗口緩沖層4為具有第一厚度的P型GaP,形成于所述發(fā)光外延結構3上表面。所述第一厚度范圍為10ηπΓ5μπι，優(yōu)選地，所述第一厚度范圍為IOnnTl μ m，在本實施例二中，所述第一厚度為O. 5^0. 8 μ m ;所述窗口緩沖層4為P型GaP目的是使所述窗口緩沖層材料的能隙高于發(fā)光外延結構中材料的能隙。所述窗口層5為具有第二厚度的與所述窗口緩沖層4同材料的P型GaP，形成于所述窗口緩沖層4上表面，所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m，優(yōu)選地，所述第二厚度范圍為廣15 μ m，在本實施例二中，所述第二厚度為3飛μπι。需要說明的是，相較于傳統(tǒng)的單一窗口層而言，本發(fā)明的LED芯片中，所述窗口緩沖層4由于在前述方法中低溫低速的環(huán)境下外延生長形成的，因此所述窗口緩沖層4質(zhì)量缺陷較小的，又由于所述窗口層5是在所述質(zhì)量缺陷較小的窗口緩沖層上繼續(xù)外延生長而獲得的，因此保證了所述窗口層5的質(zhì)量缺陷也有所降低，如圖5a和5b所示，圖5b的窗口層的表面突起明顯更少，即本發(fā)明增加了窗口緩沖層的窗口層的質(zhì)量缺陷更小，從而實現(xiàn)了利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，進一步提高LED芯片的外部量子效率。所述透明導電層6形成于所述窗口層5上表面，進一步使電流更均勻分布于所述窗口層5，其中，所述透明導電層6至少包括ITO (銦錫氧化物半導體)。由于LED芯片是一種電致發(fā)光器件，因此需要在發(fā)光材料表面制作電極，從電極注入電流來驅(qū)動LED芯片發(fā)光。所述第一電極71形成于所述透明導電層6的上表面，且覆蓋部分透明導電層5，所述第一電極71至少包括CrAu合金；第二電極62形成于所述半導體襯底I的背面，所述第二電極72為GeAuNi合金。綜上所述，本發(fā)明的LED芯片及其制備方法，具有以下有益效果與現(xiàn)有的在發(fā)光外延結構上使用單一窗口層的LED芯片而言,本發(fā)明在LED芯片的發(fā)光外延結構和窗口層之間增加一材料相同但厚度小于窗口層的窗口緩沖層，其中，該窗口緩沖層的外延生長溫度及外延生長速率均小于所述窗口層，由于在低溫低速的環(huán)境下外延生長，因此該窗口緩沖層的質(zhì)量缺陷小于窗口層的質(zhì)量缺陷，又由于窗口層和窗口緩沖層為同種材料，從而保證后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷降低，實現(xiàn)利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，從而進一步提高LED芯片的外部量子效率。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種LED芯片的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括以下步驟 1)提供一半導體襯底，依次在所述半導體襯底表面上外延生長N型外延層、有源層、及P型外延層，以形成發(fā)光外延結構； 2)在第一溫度下，以第一流量通入Ga源，在所述發(fā)光外延層結構上表面外延生長具有第一厚度的P型GaP窗口緩沖層； 3)升高反應溫度至第二溫度后，以第二流量通入Ga源，在所述窗口緩沖層上表面外延生長具有第二厚度的P型GaP窗口層，其中，所述第二流量大于第一流量，所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m ; 4)在所述窗口層上表面依次制作透明導電層和第一電極，并在所述半導體襯底的背面制作第二電極。
2.根據(jù)權利要求I所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述步驟I)中在外延生長所述發(fā)光外延結構之前還包括以下步驟在所述半導體襯底上外延生長由第一間接能隙材料層和第二間接能隙材料層組成的雙層薄膜，以形成位于所述半導體襯底上表面的布拉格反射層，其中，所述第二間接能隙材料層的折射率大于第一間接能隙材料層的折射率。
3.根據(jù)權利要求2所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述雙層薄膜為AlAs/AlxGa(1_x)As雙層薄膜，X的范圍是O. 45、. 7，其中，第一間接能隙材料層AlAs形成于第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As之上。
4.根據(jù)權利要求2所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述雙層薄膜為AlxGa(1_x)As/AlAs雙層薄膜，X的范圍是O. 45、. 7,其中,第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As形成于第一間接能隙材料層AlAs之上。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述布拉格反射層的反射波長的范圍是55(T750nm，所述第二間接能隙材料層AlxGa(1_x)As的x取值范圍是O.45 O. 6。
6.根據(jù)權利要求I所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一流量與第二流量的比值范圍為O. Γθ. 6ο
7.根據(jù)權利要求I所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一厚度范圍為10ηπΓ5μπι，所述第二厚度范圍為1 15μπι。
8.根據(jù)權利要求7所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述第一厚度范圍為IOnnTl μ m。
9.根據(jù)權利要求I或2所述的LED芯片的制備方法，其特征在于所述發(fā)光外延結構為III-V族化合物半導體材料，至少包括四元系AlGalnP。
10.一種LED芯片，其特征在于，所述LED芯片至少包括 半導體襯底； 發(fā)光外延結構，位于所述半導體襯底上表面，由上至下依次包括P型外延層、有源層、及N型外延層； 窗口緩沖層，為具有第一厚度的P型GaP,形成于所述發(fā)光外延結構上表面； 窗口層，為具有第二厚度的P型GaP，形成于所述窗口緩沖層上表面，所述第二厚度大于第一厚度，且所述第二厚度至少大于O. 8 μ m ;； 透明導電層，形成于所述窗口層上表面。第一電極，形成于所述透明導電層上表面； 第二電極，形成于所述半導體襯底的背面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種LED芯片及其制備方法，提供一半導體襯底，依次在半導體襯底表面上外延生長布拉格反射層、發(fā)光外延結構、窗口緩沖層、窗口層，而后在窗口層上表面依次制作透明導電層和第一電極，并在半導體襯底的背面制作第二電極。與現(xiàn)有的在發(fā)光外延結構上使用單一窗口層的LED芯片而言，本發(fā)明增加一材料相同但厚度小于窗口層的窗口緩沖層，其中，該窗口緩沖層的外延生長溫度及外延生長速率均小于窗口層，由于在低溫低速的環(huán)境下外延生長，因此該窗口緩沖層的質(zhì)量缺陷小于窗口層的質(zhì)量缺陷，從而保證后續(xù)生長的窗口層質(zhì)量缺陷降低，實現(xiàn)利用窗口層提升電流均勻擴散的同時減少窗口層的吸光的目的，從而進一步提高LED芯片的外部量子效率。
文檔編號H01L33/00GK102931305SQ20121045733
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權日2012年11月15日
發(fā)明者林志遠, 蔡正文, 劉勇志, 沈秉非 申請人:合肥彩虹藍光科技有限公司