Led芯片及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED芯片及其制作方法，所述LED芯片包括襯底、N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層、以及位于N型半導體層上方的N電極和位于P型半導體層上方的P電極，所述襯底上方的N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層全部或部分刻蝕形成奈米柱，所述奈米柱上方設有二維透明導電層，二維透明導電層串接所有奈米柱，所述P電極位于二維透明導電層上方。本發(fā)明簡化了電極制作流程，只用一層二維透明導電層，既可達到串接奈米柱的效果，又有透明出光的效果，其芯片結(jié)構(gòu)簡單且出光效率高，制作方便且成本低。
【專利說明】LED芯片及其制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體發(fā)光器件【技術領域】，特別是涉及一種LED芯片及其制作方法。

【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當?shù)墓舛取６猛疽灿沙鯐r作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發(fā)光二極管已被廣泛的應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。
[0003]傳統(tǒng)GaN藍光LED成長于c軸的藍寶石基板上，內(nèi)部會受到內(nèi)建電場的影響而產(chǎn)生QCSE (量子限制斯塔克效應)的現(xiàn)象，進而使得發(fā)光效率下降。
[0004]為了有效解決發(fā)光效率的問題，采用非極性或半極性基板可以去除因內(nèi)建電場產(chǎn)生QCSE的現(xiàn)象，但是非極性或半極性基板非常昂貴，不適合大量生產(chǎn)。
[0005]另一方面，有研宄指出奈米柱結(jié)構(gòu)可以有效釋放應力而減少內(nèi)建電場所產(chǎn)生QCSE的現(xiàn)象，同時也可以增加光萃取效率，因此使用奈米柱的結(jié)構(gòu)可以達到高功效的GaN LED，但是如何制作奈米柱LED的上電極，又不至于產(chǎn)生漏電便成為一大挑戰(zhàn)，最簡單的防止漏電的方法是使用介質(zhì)層在奈米柱四周進行鈍化，但是介質(zhì)層本身也具有應力，而且折射率較大，會大幅衰減使用奈米柱的好處。
[0006]若使用ITO奈米柱的結(jié)構(gòu)，以兩次斜向沉積，并用一層厚而平整的ITO串聯(lián)ITO奈米柱，可以達到良好的奈米柱LED的上電極，但是制作過程較為繁復，且厚度較厚會有光衰的可能。
[0007]因此，針對上述技術問題，本發(fā)明揭示了一種新的LED芯片及其制作方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種LED芯片及其制作方法，其結(jié)構(gòu)簡單，出光效率高，制作方便且成本低。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術方案如下:
[0010]一種LED芯片，所述LED芯片包括襯底、N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層、以及位于N型半導體層上方的N電極和位于P型半導體層上方的P電極，所述襯底上方的N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層全部或部分刻蝕形成奈米柱，所述奈米柱上方設有二維透明導電層，二維透明導電層串接所有奈米柱，所述P電極位于二維透明導電層上方。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述奈米柱刻蝕至N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、或P型半導體層。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述奈米柱的高度為20nm?2000nm，橫截面大小為1nm ?5000nm。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述奈米柱的排列為規(guī)則排列或不規(guī)則排列，奈米柱的橫截面為圓形、三角形、六角形、多邊形或不規(guī)則形。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述二維透明導電層為石墨烯、MoS2、WSe2中的一種或多種的組合。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述二維透明導電層為單原子層結(jié)構(gòu)或多原子層結(jié)構(gòu)。
[0016]相應地，一種LED芯片的制作方法，所述方法包括:
[0017]S1、提供一襯底，在襯底上依次生長N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層；
[0018]S2、刻蝕全部或部分N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層形成奈米柱；
[0019]S3、在奈米柱上方形成串接所有奈米柱的二維透明導電層；
[0020]S4、在二維透明導電層上方形成P電極，在N型半導體層上形成N電極。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3具體為:
[0022]在基板上采用CVD的方式形成二維透明導電層；
[0023]將二維透明導電層從基板上剝離；
[0024]將剝離后的二維透明導電層轉(zhuǎn)印到奈米柱的表面。
[0025]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0026]本發(fā)明簡化了電極制作流程，只用一層二維透明導電層，既可達到串接奈米柱的效果，又有透明出光的效果，其芯片結(jié)構(gòu)簡單且出光效率高，制作方便且成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本發(fā)明一【具體實施方式】中LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0029]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]一種LED芯片，包括襯底、N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層、以及位于N型半導體層上方的N電極和位于P型半導體層上方的P電極。
[0031 ] 其中，襯底上方的N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層全部或部分刻蝕形成奈米柱，奈米柱上方設有二維透明導電層，二維透明導電層串接所有奈米柱，P電極位于二維透明導電層上方。
[0032]參圖1所示，在本發(fā)明的一【具體實施方式】中的LED芯片包括:
[0033]襯底10，如藍寶石襯底、Si襯底、SiC襯底等；
[0034]N 型半導體層 20，如 N 型摻雜 GaN、GaAs, InP、InGaAsP 等；
[0035]多量子阱發(fā)光層30，如 GaN、InGaN, GaAs, InGaAs, InGaAsP 等；
[0036]P 型半導體層 40，如 P 型摻雜 GaN、GaAs, InP、InGaAsP 等；
[0037]二維透明導電層50，如石墨稀(grapheme)、MoS2、WSe2等；
[0038]P電極60和N電極70，P電極60位于二維透明導電層50上，N電極70位于N型半導體層20上。
[0039]優(yōu)選地，本實施方式中N型半導體層20、多量子阱發(fā)光層30、和P型半導體層40的材料均選用GaN。
[0040]本實施方式中GaN奈米柱刻蝕穿透多量子阱發(fā)光層和P型半導體層，停止于N型半導體層之間，部分N型半導體層20、全部多量子阱發(fā)光層30、和全部P型半導體層40形成GaN奈米柱。
[0041 ] 優(yōu)選地，GaN奈米柱奈米柱的高度為20nm?2000nm，橫截面大小為1nm?5000nm ；GaN奈米柱的橫截面為圓形、三角形、六角形、多邊形或不規(guī)則形等；GaN奈米柱的排列為規(guī)則排列或不規(guī)則排列。
[0042]本發(fā)明中的二維透明導電層可以為單原子層結(jié)構(gòu)或多原子層結(jié)構(gòu)。
[0043]相應地，本實施方式中LED芯片的制作方法包括以下步驟:
[0044]S1、提供一襯底，在襯底上依次生長N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層；
[0045]S2、刻蝕全部或部分N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層形成奈米柱；
[0046]S3、在奈米柱上方形成串接所有奈米柱的二維透明導電層；
[0047]S4、在二維透明導電層上方形成P電極，在N型半導體層上形成N電極。
[0048]其中，步驟S3具體為:
[0049]在基板上采用CVD (Chemical Vapor Deposit1n,化學氣相沉積)的方式形成二維透明導電層；
[0050]將二維透明導電層從基板上剝離；
[0051]將剝離后的二維透明導電層轉(zhuǎn)印到奈米柱的表面。
[0052]上述實施方式中奈米柱刻蝕至N型半導體層之間，在其他實施方式中，奈米柱也可以刻蝕至多量子阱發(fā)光層或P型半導體層上，然后在奈米柱的上方形成二維透明導電層，同樣可以實現(xiàn)上述實施方式中的效果。
[0053]由以上技術方案可以看出，與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明具有以下有益效果:
[0054]本發(fā)明簡化了電極制作流程，只用一層二維透明導電層，既可達到串接奈米柱的效果，又有透明出光的效果，其芯片結(jié)構(gòu)簡單且出光效率高，制作方便且成本低。
[0055]對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0056]此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種LED芯片，所述LED芯片包括襯底、N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層、以及位于N型半導體層上方的N電極和位于P型半導體層上方的P電極，其特征在于，所述襯底上方的N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層全部或部分刻蝕形成奈米柱，所述奈米柱上方設有二維透明導電層，二維透明導電層串接所有奈米柱，所述P電極位于二維透明導電層上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述奈米柱刻蝕至N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、或P型半導體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述奈米柱的高度為20nm?2000nm，橫截面大小為1nm?5000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述奈米柱的排列為規(guī)則排列或不規(guī)則排列，奈米柱的橫截面為圓形、三角形、六角形、多邊形或不規(guī)則形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述二維透明導電層為石墨烯、MoS2、WSe2中的一種或多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述二維透明導電層為單原子層結(jié)構(gòu)或多原子層結(jié)構(gòu)。
7.—種如權(quán)利要求1中LED芯片的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 51、提供一襯底，在襯底上依次生長N型半導體層、多量子阱發(fā)光層、P型半導體層； 52、刻蝕全部或部分N型半導體層、多量子阱發(fā)光層和P型半導體層形成奈米柱； 53、在奈米柱上方形成串接所有奈米柱的二維透明導電層； 54、在二維透明導電層上方形成P電極，在N型半導體層上形成N電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體為: 在基板上采用CVD的方式形成二維透明導電層； 將二維透明導電層從基板上剝離； 將剝離后的二維透明導電層轉(zhuǎn)印到奈米柱的表面。
【文檔編號】H01L33/06GK104465915SQ201410787774
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】盧廷昌 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司