CN220753459U - 用于led芯片的透明导电层及led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于LED芯片的透明导电层及LED芯片，涉及光电子制造技术领域。其中，用于LED芯片的透明导电层设置在LED芯片的外延结构上，所述外延结构包括依次层叠的衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述透明导电层层叠于所述P型半导体层上；其特征在于，所述透明导电层包括依次层叠于所述P型半导体层上的第一ITO层，Ag金属层和第二ITO层；其中，所述第一ITO层的厚度所述Ag金属层的厚度本实用新型的透明导电层具有较优的导电性能，电流扩展作用强。且不会造成电极击穿，也不会因透明导电层反射光而导致光效下降。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电子制造技术领域，尤其涉及一种用于LED芯片的透明导电层及LED芯片。
背景技术
近些年，高功率、大功率的氮化镓(GaN)基蓝光发光二极管(LED)有很大的发展，被广泛应用于夜景装饰、交通信号灯指示、室内照明、汽车照明、大屏幕全彩显示、手机背光灯等领域。为了进一步提高LED的性能，还需要解决很多的问题。由于P型GaN材料的空穴浓度低，出现电流扩展问题，为解决此问题，目前业内使用铟锡氧化物(Sn掺杂In2O3，ITO)作为电流扩展层。ITO透明导电薄膜是一种宽能隙半导体材料，能隙值约3.5～4.3eV，在可见光范围内具有良好的穿透性和良好的导电性能，折射率可达1.8-2.1。但目前LED中所采用的ITO膜具有以下几个问题：一是ITO膜通常是在厚度为微米数量级才能同时具有优异的透过性能和导电性能，但是微量级元素铟价格昂贵，而且有毒。因此在平常使用的ITO膜一般为左右，导电性能相对较差，不能满足一些特殊场景(如高压等)应用的LED。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于LED芯片的透明导电层，其导电性能强，可更好地实现电流扩展。
本实用新型还要解决的技术问题在于，提供一种LED芯片。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于LED芯片的透明导电层，其设置在LED芯片的外延结构上，所述外延结构包括依次层叠的衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述透明导电层层叠于所述P型半导体层上；所述透明导电层包括依次层叠于所述P型半导体层上的第一ITO层，Ag金属层和第二ITO层；
其中，所述第一ITO层的厚度所述Ag金属层的厚度/>
作为上述技术方案的改进，所述Ag金属层的厚度为
作为上述技术方案的改进，所述Ag金属层的厚度为
作为上述技术方案的改进，所述第一ITO层的厚度大于所述第二ITO层的厚度。
作为上述技术方案的改进，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度的1.2～1.8倍。
作为上述技术方案的改进，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度的1.3～1.5倍。
作为上述技术方案的改进，所述透明导电层的总厚度
作为上述技术方案的改进，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度为/>
作为上述技术方案的改进，所述第一ITO层、Ag金属层、第二ITO层均通过磁控溅射法制备而得。
相应的，本发明还公开了一种LED芯片，其包括上述的用于LED芯片的透明导电层。
实施本实用新型，具有如下有益效果：
本实用新型的用于LED芯片的透明导电层包括依次层叠的第一ITO层，Ag金属层和第二ITO层；通过Ag金属层的引入，可有效提升透明导电层整体的导电性能，使得电流扩展作用更佳，进而可降低透明导电层整体的厚度，降低成本，减少有毒材料的使用。此外，通过控制第一ITO层的厚度可有效防止Ag跃迁到下方的P型半导体层中，避免击穿电极。通过控制Ag金属层的厚度/>可避免形成整体的反射层，将有源层发出的光反射。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中LED芯片的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例中透明导电层的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。
参见图1和图2，本实用新型的一实施例提供了一种用于LED芯片的透明导电层，其设置在LED芯片的外延结构上。外延结构10包括了衬底11、N型半导体层12、有源层13和P型半导体层14，透明导电层20设置在P型半导体层14上。具体的，透明导电层20包括依次层叠于P型半导体层14上的第一ITO层21、Ag金属层22和第二ITO层23。其中，Ag金属层22的引入可有效地提升整个透明导电层20的导电性能。但由于Ag对可见光具备一定的反射作用，故一者控制Ag金属层22的厚度这种厚度时，Ag金属层22未形成致密的反射镜结构，可以透光光；二者在其两侧引入高折射率的第一ITO层21和第二ITO层23来弱化反射作用带来的不利影响，保证透明导电层20在可见光区高透过率，进而满足各种类型LED芯片的使用需求。此外，基于上述的结构，可将透明导电层20整体的厚度控制在/>以下，有效降低In的使用量。
其中，第一ITO层21的厚度通过这种控制，可有效防止Ag金属层22中的Ag跃迁到P型半导体层14中，击穿电极。需要说明的是，在现有技术中，也有将Ag、Sn共同进行掺杂In2O3，以作为透明导电层的技术方案，但这种透明导电层中的Ag会不可避免地扩散到P型半导体层14中，造成电极击穿的问题。本技术方案通过使用第一ITO层21、Ag金属层22、第二ITO层23的夹层方案，以及对第一ITO层21的厚度的控制，有效解决了Ag扩散造成的不利影响的问题。
其中，Ag金属层22的厚度为若其厚度/>则提升透明导电层20的导电性能的作用较弱。若其厚度/>则Ag金属层22形成致密的末层，反射率增大，透光率大幅下降。示例性的，Ag金属层22的厚度为/> 或/>但不限于此。优选的为/>更优选的为/>
其中，第一ITO层21的厚度＞第二ITO层23的厚度，一者可提升透光率，二者可更好地阻挡Ag金属层22中Ag的跃迁。优选的，第一ITO层21的厚度是第二ITO层23厚度的1.2～1.8倍，示例性的为1.3倍、1.4倍、1.5倍或1.6倍，但不限于此。更优选的，第一ITO层21的厚度为第二ITO层23的厚度的1.3～1.5倍。
更具体的，在一个实施例之中，第一ITO层21的厚度为示例性的为或/>但不限于此。第二ITO层23的厚度为/>示例性的为/>或/>但不限于此。
其中，第一ITO层21、Ag金属层22、第二ITO层23可通过磁控溅射法、真空蒸镀法、金属有机化合物化学气相沉积法制备，但不限于此。优选的，在一个实施例之中，第一ITO层21、Ag金属层22、第二ITO层23通过磁控溅射法制备，其生长原理是激发的Ar离子在电场的作用下加速飞向靶材，并以高能量轰击靶材表面，使靶材发生溅射，在溅射粒子中中性的粒子沉积在晶圆上形成薄膜。通过磁控溅射法制备各层，可使得各层均以粒子形式沉积，尤其是使得Ag金属层22以Ag粒子形式沉积，从而提升可见光透过率。
具体的，在一个实施例之中，透明导电层20的制备方法如下：
(1)提供外延结构；
(2)将外延结构加载至磁控溅射机台中，调节机台腔体压力调至4-8ⅹ10-3Pa，机台腔体温度设置为300℃-450℃。
(3)先通入Ar清洗靶材表面,气路中通入的Ar流量控制在25-75sccm，然后通入O2，气路中通入的O2流量控制在0.1-1sccm，在铟锡靶材加上120-500W的功率，沉积第一ITO层，沉积速率为
(4)停止通入O2更换Ag靶材，沉积Ag金属层；加在Ag靶材的功率为50-200W，沉积速率为
(5)更换铟锡靶材，通入O2，O2流量控制在0.1-0.4sccm，加在铟锡靶材上的功率为80W-180W，沉积第二ITO层，沉积速率为
(6)在N2的环境中完成退火，炉管温度控制在500-650℃，时间为20-40min。通过退火可降低透明导电层的内应力，减少载流子的晶界散射，提升导电性能。此外，退火还可促进晶粒的长大和再结晶，使得Ag金属层22相邻Ag离子之间的缝隙扩大，提升可见光透过率。
相应的，在本实用新型的另一个实施例之中，还公开了一种LED芯片，其包括了上述的透明导电层20，其可为正装结构、垂直结构或倒装结构，但不限于此。优选的为正装结构，参考图1，其包括了外延结构10、透明导电层20、N电极30和P电极40。外延结构10包括依次层叠的衬底11、N型半导体层12、有源层13和P型半导体层14。其中，透明导电层20设置在P电极40和P型半导体层14之间。N电极30通过贯穿至N型半导体层12的孔洞与N型半导体层12实现连接。
综上，本实用新型的用于LED芯片的透明导电层20通过第一ITO层21、Ag金属层22、第二ITO层23的夹层方案，以及对第一ITO层21、Ag金属层22的厚度的控制，不仅有效提升透明导电层整体的导电性能，使得电流扩展作用更佳，进而可降低透明导电层整体的厚度，降低成本，减少有毒材料的使用。而且解决了Ag扩散造成的击穿电极的问题，Ag引入造成的透光率下降的问题。
以上所述是实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于LED芯片的透明导电层，其设置在LED芯片的外延结构上，所述外延结构包括依次层叠的衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层；所述透明导电层层叠于所述P型半导体层上；其特征在于，所述透明导电层包括依次层叠于所述P型半导体层上的第一ITO层，Ag金属层和第二ITO层；
其中，所述所述/>
2.如权利要求1所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述Ag金属层的厚度为
3.如权利要求1或2所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述Ag金属层的厚度为
4.如权利要求1所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述第一ITO层的厚度大于所述第二ITO层的厚度。
5.如权利要求1或4所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度的1.2～1.8倍。
6.如权利要求1或4所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度的1.3～1.5倍。
7.如权利要求1所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述
8.如权利要求1所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述第一ITO层的厚度为所述第二ITO层的厚度为/>
9.如权利要求1所述的用于LED芯片的透明导电层，其特征在于，所述第一ITO层、Ag金属层、第二ITO层均通过磁控溅射法制备而得。
10.一种LED芯片，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的用于LED芯片的透明导电层。
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