[发明专利]一种LED芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片及其制作方法，特别是涉及一种具有多孔二氧化硅CBL结构的LED芯片及其制作方法。

背景技术

LED芯片的设计及制造中，在LED芯片中的P-pad正下面直接加入电流阻挡层(CBL，current blocking layer)可以将原本由P-pad流入P-GaN层的电流截断，使电流全部先流入透明导电层(TCL，Transparent contact layer)，然后再通过透明导电层流入该透明导电层正下方的P-GaN层；当不加电流阻挡层时，电流一部分先由P-pad流入透明导电层再流入透明导电层正下方的P-GaN层，一部分直接流入P-pad正下方的P-GaN层和量子阱发光，P-pad正下方的量子阱发出的光基本上会被P电极挡住，这部分光会被反射或者被吸收，而被反射的部分在芯片内部经过多次反射后也有相当大的一部分会被吸收，最后能射出芯片的少之又少，不加电流阻挡层导致有效发光区的电流密度减少，从而降低了芯片的亮度，而加入电流阻挡层后，直接流入P-pad正下方的P-GaN层的电流被截断，电流全部直接通过透明导电层扩散至有效发光区，从而提高了有效发光区的电流密度，提高了电流的利用率，进而提高了芯片的亮度。

在现有技术中，在LED芯片中添加电流阻挡层的实现方式主要是直接在P电极和P-GaN层之间加入高绝缘性的材料将原本由P-pad流入P-GaN层的电流截断，在蓝光LED芯片中常用SiO₂作为电流阻挡层的材料，即用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD，PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition)方式沉积SiO₂，但是，这种方法会因为等离子体带来的P-GaN损伤导致工作电压的升高，而且，沉积在P电极和P-GaN层之间的SiO₂光滑度或平滑度比较高，具有一定程度的透光性，而光滑的SiO₂并不能减少P电极对光的吸收，如此一来，将会造成由量子阱射向电极的光线会透过光滑的SiO₂材料散失，进而减少了量子阱的出光率，降低了芯片的亮度。

因此，如何提出一种LED芯片及其制作方法，以消除上述电流阻挡层反射性能差而带来的LED芯片的P电极吸光、量子阱出光率低等问题，实已成为本领域从业者欲以解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种LED芯片及其制备方法，用于解决现有技术中电流阻挡层反射性能差而带来的LED芯片的P电极吸光、量子阱出光率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LED芯片及其制备方法，其中，所述制备方法至少包括：1)提供一蓝宝石衬底，并于所述蓝宝石衬底的上形成发光外延层；2)于所述发光外延层上制备一层多孔SiO₂薄膜以作为电流阻挡层，并在所述发光外延层上制备出包覆该多孔SiO₂薄膜的透明导电层；3)分别制备出P电极及N电极，以完成所述LED芯片的制备。

在本发明LED芯片制备方法的步骤2)中，制备多孔SiO₂薄膜包括以下步骤：2-1)碱催化反应：将正硅酸乙酯、氨水、甘油、去离子水、以及聚乙烯醇按照体积比为1∶0.16∶2.5∶5∶0.2的配比进行混合并搅拌均匀获得混合溶液，将该混合溶液密封后置于50℃的环境中反应120小时；2-2)酸催化反应：将经碱催化后的溶液、醋酸、以及摩尔浓度5％的聚乙烯醇按照体积比为2∶0.06∶0.4的配比进行混合并密封后置于50℃的环境中反应12小时，以获得溶胶；2-3)涂胶：将获得的溶胶涂布于所述发光外延层上，经匀胶、甩胶以及退火后获得所述的多孔SiO₂薄膜。

本发明的制备方法制备的LED芯片为横向结构的蓝光LED芯片，在具体的实施方式中，于所述步骤2)中，所述多孔SiO₂薄膜制备在所述发光外延层的P-GaN层上；所述透明导电层制备在所述发光外延层的P-GaN层上并包覆该多孔SiO₂薄膜。

本发明的制备方法制备的LED芯片为垂直结构的蓝光LED芯片，在具体的实施方式中，于所述步骤2)中，所述多孔SiO₂薄膜制备在所述发光外延层的N-GaN层上；所述透明导电层制备在所述发光外延层的N-GaN层上并包覆该多孔SiO₂薄膜。于所述步骤2)中，还包括利用激光剥离技术将所述蓝宝石衬底从所述发光外延层的N-GaN层进行剥离的步骤。