一种倒装结构的发光二极管芯片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种倒装结构的发光二极管芯片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，具备高亮度特性的AlGaInP发光二极管(Light Emiting D1de，简称LED)的应用领域日趋广泛，市场需求不断扩大。
[0003]AlGaInP LED芯片自下而上包括基板、N型电流扩展层、N型限制层、有源层、P型限制层、P型电流扩展层，N型电流扩展层为N型AlGaInP层。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]N型AlGaInP材料的电流扩展性差，导致电流密度分布不均匀，发光效率较低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术电流扩展性差、发光效率较低的问题，本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯片及其制备方法。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括基板、以及依次层叠在基板上的P型电流扩展层、P型限制层、有源层、N型限制层、N型电流扩展层，所述发光二极管芯片还包括层叠在所述N型电流扩展层上的N型欧姆接触层、P型欧姆接触层和透明导电层，所述P型欧姆接触层和所述N型欧姆接触层为GaAs层，所述透明导电层为氧化铟锡ITO层，所述P型欧姆接触层和所述N型欧姆接触层内设有若干延伸到所述N型电流扩展层的通孔。
[0008]可选地，所述P型欧姆接触层的厚度为30?60nm。
[0009]可选地，所述P型欧姆接触层的掺杂剂为CCl4或者CBr4,所述P型欧姆接触层的掺杂浓度为3el9?8el9。
[0010]可选地，所述通孔的横截面的形状为正方形或圆形。
[0011]优选地，所述正方形的边长为8?12μπι，所述圆形的直径为11?16μπι，所述通孔的间距为I?3μηι。
[0012]在本发明一种可能的实现方式中，所述N型电流扩展层包括AlGaInP层和插入所述AlGaInP层中的交替层叠的AlxGa1-JnP层和AlyGai—ylnP层，X >y。
[0013]x< 0.7,0.3<y< 0.4ο
[0014]可选地，所述AlxGa1-JnP层的厚度为6?8nm，所述AlyGa1-y InP层的厚度为4?6nm。
[0015]可选地，所述AlxGa1-JnP层和所述AlyGa1-JnP层的层数之和为20?40。
[0016]另一方面，本发明实施例提供了一种上述发光二极管芯片的制备方法，所述制备方法包括:
[0017]在衬底上依次生长缓冲层、N型腐蚀停层、P型欧姆接触层、N型欧姆接触层、N型电流扩展层、N型限制层、有源层、P型限制层、P型电流扩展层，所述P型欧姆接触层为GaAs层；
[0018]将所述P型电流扩展层键合到基板上；
[0019]依次去除所述衬底、所述缓冲层、所述N型腐蚀停层；
[0020]在所述P型欧姆接触层和所述N型欧姆接触层内形成若干延伸到所述N型电流扩展层的通孔；
[0021]在所述通孔内和所述P型欧姆接触层上形成透明导电层，所述透明导电层为氧化铟锡ITO层。
[0022]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0023]通过设置N型欧姆接触层和P型欧姆接触层，实现将透明导电层通过N型欧姆接触层和P型欧姆接触层层叠在N型电流扩展层上，克服了 ITO直接蒸镀到N型AlGaInP电流扩展层上无法形成欧姆接触的问题，降低正向电压，而且利用ITO透明导电层实现电流扩展并将扩展后的电流通过欧姆接触层注入N型电流扩展层，使电流得以较好的扩展，电流密度分布均匀，发光效率和发光强度提高。另外，P型欧姆接触层和N型欧姆接触层内设有若干延伸到N型电流扩展层的通孔，设置在通孔内的透明导电层为透明的ΙΤ0，可以避免GaAs层对光的吸收，使光从通孔内的ITO透出，避免由于设置N型欧姆接触层和P型欧姆接触层而造成对光的出射造成影响。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本发明实施例一提供的一种倒装结构的发光二极管芯片的结构示意图；
[0026]图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管芯片的制备方法的流程图；
[0027]图3a_图3e是本发明实施例二提供的发光二极管芯片制备过程中的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0029]实施例一
[0030]本发明实施例提供了一种倒装结构的发光二极管芯片，参见图1，该发光二极管芯片包括基板1、以及依次层叠在基板I上的P型电流扩展层2、P型限制层3、有源层4、N型限制层5、N型电流扩展层6。该发光二极管芯片还包括层叠在N型电流扩展层6上的N型欧姆接触层7、P型欧姆接触层8和透明导电层9，P型欧姆接触层8和N型欧姆接触层7为GaAs层，透明导电层9为氧化铟锡(Indium Tin Oxides，简称ITO)层，P型欧姆接触层8和N型欧姆接触层7内设有若干延伸到N型电流扩展层6的通孔8a。
[0031]在本实施例中，基板I为Si基板或蓝宝石基板，P型电流扩展层2为GaP层，P型限制层3为AlInP层，有源层4为交替层叠的量子阱层和量子皇层，量子阱层和量子皇层为Al组分不同的AlGaInP层，N型限制层5为AlInP层。
[0032]具体地，P型电流扩展层2的厚度可以为1.5?2.5μπι，ν/ΙΠ可以为20?30，掺杂浓度可以为2el8?SelS13P型限制层3的厚度可以为250?350nm，V/m可以为20?30，掺杂浓度可以为7617?9617。有源层4的厚度可以为150?20011111，￥/111可以为20?30(^型限制层5的厚度可以为250?350nm，V/m可以为20?30，掺杂浓度可以为lel8?2Θ18Α型欧姆接触层7的厚度可以为30?60nm，V/ΙΠ可以为20?30，掺杂浓度可以为4el8?6el8。
[0033]其中，v/m为V价的原子与m价的原子的摩尔浓度比。
[0034]可选地，透明导电层9的厚度可以为300?500nm。在此范围内，透明导电层的电阻率和透光率较好。
[0035]可选地，P型欧姆接触层8的厚度可以为30?60nm。在此范围内，与透明导电层能形成良好的欧姆接触。
[0036]可选地，P型欧姆接触层8的V/m为5?10。在此范围内，P型欧姆接触层的材料晶体质量较好，且满足掺杂浓度的要求。
[0037]可选地，P型欧姆接触层8的掺杂剂可以为CC14或者CBr4，为常用掺杂剂，成本较低。P型欧姆接触层8的掺杂浓度可以为3el9?8el9，欧姆接触效果较好。
[0038]可选地，通孔8a的横截面的形状可以为正方形或圆形。
[0039]优选地，正方形的边长可以为8?12μπι，圆形的直径可以为11?16μπι，通孔的间距可以为I?3μπι。在上述范围内，欧姆接触和透光两方面的兼顾性较好。
[0040]在本实施例的一种实现方式中，N型电流扩展层6可以包括AlGaInP层和插入AlGaInP层中的交替层叠的AlxGai—xInP层和AlyGai—ylnP层，x>y。交替层叠的AlxGai—xInP层和AlyGa1-yInP层可以对AlGaInP层中掺杂起到调制作用，以提高N型电流扩展层6的电流扩展性能。
[0041 ] 可选地，N型电流扩展层6的厚度可以为2.5?3.5μπι，V/ΙΠ可以为20?30，掺杂浓度可以为lel8?2el8。
[0042]可选地，交替层叠的AlxGa1-xInP层和AlyGa1-yInP层的厚度可以为100?200nm，V/m可以为20?30，掺杂浓度可以为lel8?2el8。
[0043]可选地，0.6<x<0.7,0.3<y<0.4。在此范围内，对掺杂浓度的调制效果较好。
[0044]可选地，AlxGa1-xInP层的厚度可以为6?8nm，AlyGa1-yInP层的厚度可以为4?6nm。
[0045]可选地，AlxGai—xInP层和AlyGa1-JnP层的层数之和可以为20?40。在此范围内，电流扩展性较好。
[0046]本发明实施例通过设置N型欧姆接触层和P型欧姆接触层，实现将透明导电层通过N型欧姆接触层和P型欧姆接触层层叠在N型电流扩展层上，克服了 ITO直接蒸镀到N型AlGaInP电流扩展层上无法形成欧姆接触的问题，降低正向电压，而且利用ITO透明导电层实现电流扩展并将扩展后的电流通过欧姆接触层注入N型电流扩展层，使电流得以较好的扩展，电流密度分布均匀，发光效率和发光强度提高。另外，P型欧姆接触层和N型欧姆接触层内设有若干延伸到N型电流扩展层的通孔，设置在通孔内的透明导电层为透明的ΙΤ0，可以避免GaAs层对光的吸收，使光从通孔内的ITO透出，避免由于设置N型欧姆接触层和P型欧姆接触层而造成对光的出射造成影响。
[0047]实施例二
[0048]本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制备方法，适用于制备实施例一提供的发光二极管芯片，参见图2，该制备方法包括:
[0049]步骤201:在衬底上依次生长缓冲层、N型腐蚀停层、P型欧姆接触层、N型欧姆接触层、N型电流扩展层、N型限制层、有源层、P型限制层、P型电流扩展层。
[0050]图3a为执行步骤201后的发光二极管芯片的结构示意图。其中，11为衬底，12为缓冲层，13为N型腐蚀停层，8为P型欧姆接触层，7为N型欧姆接触层，6为N型电流扩展层、5为N型限制层、4为有源层、3为P型限制层、2为P型电流扩展层。
[0051 ]在本实施例中，衬底为GaAs衬底，缓冲层为GaAs层，N型腐蚀停层为GaInP层，P型欧姆接触层为GaAs层，N型欧姆接触层为GaAs层，N型电流扩展层为AlGaInP层，N型限制层为Al InP层，有源层为AlGaInP层，P型限制层为Al InP层，P型电流扩展层为GaP层。
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