本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種LED芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)的發(fā)光效率不斷提高，在各種彩色顯示屏、裝飾燈、指示燈、白光照明燈等方面得到了廣泛的應(yīng)用，但LED的發(fā)光效率還沒有達到理想的目標(biāo)。

LED的發(fā)光效率由內(nèi)量子效率和光提取效率兩方面決定，現(xiàn)有藍光GaN基LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)很高，主要是提高LED的光提取效率。目前采用沉淀法在LED的電流擴展層上制作一層ZnO種子層，再采用水熱法生長ZnO納米棒陣列，以提高LED的發(fā)光效率。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

沉淀法制作的ZnO種子結(jié)合不緊密，結(jié)構(gòu)容易被破壞，LED發(fā)光效率的提高效果較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片及其制作方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片，所述LED芯片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的未摻雜AlN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型Al_yGa_1-yN層、P型GaN層、ITO電流擴展層，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN層和GaN層，所述ITO電流擴展層上設(shè)有延伸至所述N型GaN層的凹槽，N型電極設(shè)置在所述N型GaN層上，P型電極設(shè)置在所述ITO電流擴展層上，所述LED芯片還包括若干TiO₂納米棒，所述若干TiO₂納米棒以陣列方式設(shè)置在所述ITO電流擴展層上。

可選地，所述TiO₂納米棒的直徑為20～80nm。

可選地，所述TiO₂納米棒的高度為300～500nm。

可選地，所述TiO₂納米棒沿(101)晶向生長。

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

采用金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積技術(shù)在襯底上依次外延生長未摻雜AlN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型Al_yGa_1-yN層、P型GaN層，0.1＜y＜0.5，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN層和GaN層；

采用蒸鍍技術(shù)在所述P型GaN層上形成ITO電流擴展層；

采用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)在所述ITO電流擴展層上開設(shè)延伸至所述N型GaN層的凹槽；

在所述N型GaN層上設(shè)置N型電極，在所述ITO電流擴展層上設(shè)置P型電極；

采用光刻技術(shù)在所述凹槽內(nèi)、以及所述N型電極和所述P型電極上形成光刻膠；

采用水熱法在所述ITO電流擴展層和所述光刻膠上生長若干TiO₂納米棒，所述若干TiO₂納米棒以陣列方式設(shè)置；

采用去膠液去除所述光刻膠和所述光刻膠上的TiO₂納米棒；

裂片得到若干相互獨立的LED芯片。

具體地，所述采用水熱法在所述ITO電流擴展層和所述光刻膠上生長若干TiO₂納米棒，包括：

將所述襯底放置在水熱反應(yīng)釜中由鈦酸四丁酯和鹽酸組成的混合溶液內(nèi)進行反應(yīng)，在所述ITO電流擴展層和所述光刻膠上形成所述若干TiO₂納米棒；

反應(yīng)完成后將所述混合溶液的溫度恢復(fù)至所述水熱反應(yīng)釜所在環(huán)境的溫度；

從所述水熱反應(yīng)釜中取出所述襯底，采用去離子水進行沖洗，并采用氮氣吹干。

可選地，所述混合溶液中鈦的濃度為0.02～0.2mol/L，所述混合溶液的pH值為6～8。

優(yōu)選地，反應(yīng)的溫度為100～200℃，反應(yīng)的時間為1～10小時。

可選地，所述TiO₂納米棒的直徑為20～80nm。

可選地，所述TiO₂納米棒的高度為300～500nm。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在ITO電流擴展層上以陣列方式設(shè)置若干TiO₂納米棒，TiO₂綠色無毒、催化活性高，化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低廉，TiO₂納米棒與ZnO納米棒具有相似的光電性能，利用其獨特的幾何結(jié)構(gòu)減少光的吸收，同時TiO₂納米棒的形成可以直接采用ITO電流擴展層作為種子層，種子層結(jié)合緊密，不容易被破壞，能夠明顯提高LED的發(fā)光效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例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)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)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。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種LED芯片的制作方法的流程示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片，參見圖1，該LED芯片包括襯底1、以及依次層疊在襯底1上的未摻雜AlN緩沖層2、未摻雜GaN層3、N型GaN層4、多量子阱層5、P型Al_yGa_1-yN層6、P型GaN層7、氧化銦錫(英文：Indium tin oxide，簡稱：ITO)電流擴展層8，0.1＜y＜0.5。多量子阱層包括交替層疊的InGaN層和GaN層。ITO電流擴展層8上設(shè)有延伸至N型GaN層4的凹槽，N型電極9設(shè)置在N型GaN層4上，P型電極10設(shè)置在ITO電流擴展層8上。

在本實施例中，該LED芯片還包括若干TiO₂納米棒11，若干TiO₂納米棒11以陣列方式設(shè)置在ITO電流擴展層8上。

可選地，TiO₂納米棒的直徑可以為20～80nm。

可選地，TiO₂納米棒的高度可以為300～500nm。

可選地，TiO₂納米棒沿(101)晶向生長。

可選地，襯底可以為適用于紅黃光LED的GaAs襯底，也可以為適用于藍綠光LED的藍寶石襯底、SiC襯底或者GaN襯底。

本發(fā)明實施例通過在ITO電流擴展層上以陣列方式設(shè)置若干TiO₂納米棒，TiO₂綠色無毒、催化活性高，化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低廉，TiO₂納米棒與ZnO納米棒具有相似的光電性能，利用其獨特的幾何結(jié)構(gòu)減少光的吸收，同時TiO₂納米棒的形成可以直接采用ITO電流擴展層作為種子層，種子層結(jié)合緊密，不容易被破壞，能夠明顯提高LED的發(fā)光效率。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片的制作方法，適用于制作實施例一提供的LED芯片，參見圖2，該制作方法包括：

步驟201：采用金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積(英文：metal organic chemical vapour deposition，簡稱：MOCVD)技術(shù)在襯底上依次外延生長未摻雜AlN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlyGa1-yN層、P型GaN層，0.1＜y＜0.5，多量子阱層包括交替層疊的InGaN層和GaN層。

可選地，襯底可以為適用于紅黃光LED的GaAs襯底，也可以為適用于藍綠光LED的藍寶石襯底、SiC襯底或者GaN襯底。

步驟202：采用蒸鍍技術(shù)在P型GaN層上形成ITO電流擴展層。

步驟203：采用光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)在ITO電流擴展層上開設(shè)延伸至N型GaN層的凹槽。

具體地，該步驟203可以包括：

在ITO電流擴展層上涂覆一層光刻膠；

采用光刻技術(shù)部分光刻膠；

在光刻膠的保護下，采用電感耦合等離子體(英文：Inductive Coupled Plasma，簡稱：ICP)刻蝕技術(shù)在ITO電流擴展層上開設(shè)延伸至N型GaN層的凹槽；

去除光刻膠。

步驟204：在N型GaN層上設(shè)置N型電極，在ITO電流擴展層上設(shè)置P型電極。

步驟205：采用光刻技術(shù)在凹槽內(nèi)、以及N型電極和P型電極上形成光刻膠。

步驟206：采用水熱法在ITO電流擴展層和光刻膠上生長若干TiO₂納米棒，若干TiO₂納米棒以陣列方式設(shè)置。

具體地，該步驟206可以包括：

將襯底放置在水熱反應(yīng)釜中由鈦酸四丁酯和鹽酸組成的混合溶液內(nèi)進行反應(yīng)，在ITO電流擴展層和光刻膠上形成若干TiO₂納米棒；

反應(yīng)完成后將混合溶液的溫度恢復(fù)至水熱反應(yīng)釜所在環(huán)境的溫度；

從水熱反應(yīng)釜中取出襯底，采用去離子水進行沖洗，并采用氮氣吹干。

可選地，混合溶液中鈦的濃度可以為0.02～0.2mol/L，混合溶液的pH值可以為6～8。

優(yōu)選地，反應(yīng)的溫度可以為100～200℃，溫度較低，不會影響LED的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能；反應(yīng)的時間可以為1～10小時。

可選地，TiO₂納米棒的直徑可以為20～80nm。

可選地，TiO₂納米棒的高度可以為300～500nm。

可選地，TiO₂納米棒沿(101)晶向生長。

需要說明的是，通過改變混合溶液中鈦的濃度、混合溶液的pH值、反應(yīng)的溫度、反應(yīng)的時間，可以調(diào)節(jié)TiO₂納米棒的直徑、TiO₂納米棒的高度、TiO₂納米棒的生長方向、TiO₂納米棒的密度、TiO₂納米棒的表面粗糙度，從而使TiO₂納米棒的陣列表面積達到最大，光提取效率達到最高，即最大程度提高發(fā)光效率。

步驟207：采用去膠液去除光刻膠和光刻膠上的TiO₂納米棒。

可選地，該制作方法還可以包括：

采用去離子水進行沖洗，并采用氮氣吹干。

步驟208：裂片得到若干相互獨立的LED芯片。

本發(fā)明實施例通過在ITO電流擴展層上以陣列方式設(shè)置若干TiO₂納米棒，TiO₂綠色無毒、催化活性高，化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低廉，TiO₂納米棒與ZnO納米棒具有相似的光電性能，利用其獨特的幾何結(jié)構(gòu)減少光的吸收，同時TiO₂納米棒的形成可以直接采用ITO電流擴展層作為種子層，種子層結(jié)合緊密，不容易被破壞，能夠明顯提高LED的發(fā)光效率。而且TiO₂納米棒的形成過程中，光刻膠覆蓋在電極上，可以對電極形成很好的保護，可以避免影響電學(xué)性能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。