[发明专利]LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，尤其涉及一种LED芯片及制备方法。

背景技术

LED（LightingEmittingDiode，发光二极管）芯片是LED的核心结构，目前，LED芯片大多采用蓝宝石作为衬底，如图1所示，芯片结构包括：(1)、在蓝宝石衬底材料上分别沉积外延层，从下到上依次为缓冲层、N型GaN层，MQW（MultipleQuantumWells，多量子阱）发光层，P型GaN层。（2）、将芯片从P型GaN层刻蚀至N型GaN层，在刻蚀区域上制备N电极即负极。（3）、在P型GaN层上沉积ITO（Indiumtinoxide，氧化铟锡）层，在ITO层上制备P电极即正极，其中，ITO层之上包括二氧化硅钝化层。

但是，对于如图1所示的水平结构的LED芯片，电流扩散很不均匀，产生电流扩散不均匀的原因主要是因为P型GaN和N型GaN的电阻率差别很大，电流流经P型GaN层时，基本没有横向扩散，因此在P型GaN表面通过ITO透明导电层解决了电流扩散的问题。但是，如图2所示，当电流经过P型GaN层扩散时，由于ITO层的电阻率较低，电流会经过ITO横向扩散大量集聚在靠近负极的区域，发生拥堵现象，造成该部分电流密度过大，进而影响芯片的稳定性，降低其光效和使用寿命。

具体地，如图3所示，为相关技术中的LED芯片电流流向的路径模型。出现电流横向扩散的区域只有ITO层和N型GaN层，其中，ITO层电阻设为dt，N型GaN层电阻设为dx，P型GaN层电阻设为R1，PN结台阶电阻设为R2。由于常规ITO材料的电阻率小于N型GaN的电阻率，其中，ITO的电阻率在10-4数量级，而N型GaN层的电阻率在10^-2-10^-3数量级，因此电流会优先通过ITO横向扩散至靠近负极的区域例如图3中的L路径，造成电流拥堵在靠近负极的区域。

针对水平结构的LED芯片的电流会拥堵在靠近电极的区域的缺点，在相关技术中公开了一种改善的方案。如图4所示，在相关技术中，基于上述芯片结构，在ITO层上制作完成孔洞，孔洞从正极向负极存在疏密分布，孔洞的制作使得电流能够尽量均匀地注入整个LED芯片，使其工作于均匀发光的状态，提高了LED芯片的发光效率。

虽然在ITO层表面制作孔洞，缓解了电流优先向负极区域扩散的不均匀现象，但是，同样存在一些问题，例如，ITO层表面电流的局部扩散不均匀，电流会优先流向没有ITO孔洞的区域，即：ITO上无孔洞的区域电流密度大，而有孔洞的区域电流密度小，因而也会造成电流扩散的不均匀性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。为此，本发明提出一种LED芯片，该LED芯片可以有效减小电流拥堵，使得电流扩散更加均匀，发光效率得到提高，寿命长、稳定性得到增强。

本发明还提出一种该LED芯片的制备方法。

为解决上述问题，本发明一方面实施例提出一种LED芯片，包括：衬底；在所述衬底之上依次包括缓冲层、N型半导体层、发光层、P型半导体层和透明导电层，其中，所述透明导电层为阶梯状透明导电层；P型电极，位于所述阶梯状透明导电层的最上端并与透明导电层电连接；N型电极，位于所述阶梯状透明导电层的最下端的旁侧并与所述N型半导体层电连接。

基于上述方面实施例的LED芯片的结构，本发明另一方面实施例提出一种LED芯片的制备方法，该制备方法包括以下步骤：在衬底上依次外延生长缓冲层、N型半导体层、发光层和P型半导体层以获得外延片；在所述外延片上制取PN结台阶；在制取所述PN结台阶之后的外延片上制备透明导电层，所述透明导电层为阶梯状透明导电层；在所述阶梯状透明导电层的最上端形成P电极；在PN结台阶上形成N电极。

根据本发明实施例的LED芯片，通过设置阶梯状的透明导电层，可以有效减少电流拥堵，进而芯片的发光效率得到提高，寿命长、稳定性得到增强。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术的一种LED芯片的结构示意图；

图2为现有技术的LED芯片的电流拥堵示意图；

图3为现有技术的LED芯片的电流扩散等效电路示意图；

图4为现有技术的LED芯片的ITO层上的孔洞结构示意图；