CN101937958A - 高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，提供一蓝宝石衬底；在衬底上依次生长N-GaN层、发光层和P-GaN层；通过光罩刻蚀作业，将P-GaN层所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层；在P-GaN层和暴露的N-GaN层上镀透明导电层，用作欧姆接触；通过湿法蚀刻方法，去除部分透明导电层，使P-GaN层和暴露的N-GaN层上的透明导电层分离；通过光罩刻蚀作业，分别在分离后的透明导电层上制作P电极和N电极；经衬底研磨减薄，切割成多个发光二极管芯片。采用本发明制作的LED芯片，避免了传统芯片中大面积N电极金属的遮光和吸收光现象，从而提高芯片的发光亮度。
Description
技术领域
本发明涉及发光半导体芯片的制备工艺，特别是一种高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法。
背景技术
发光二极管是具有P型半导体和N型半导体结合在一起的光电转换器件，并通过电子和空穴的复合来发光。GaN基发光二极管包括发光单元，发光单元均具有由GaN基材料制成并顺序地形成在有蓝宝石、硅等制成的衬底上的N型半导体层、发光层和P型半导体层。
GaN基蓝光LED是一种电致发光器件，电流扩展分布对于整个器件的特性有着很重要的作用，影响器件有源区发光的均匀性、散热性能、可靠性等特性。目前，商品化的GaN基蓝绿光LED一般都是用MOCVD技术在绝缘的蓝宝石衬底上外延生长的，由于蓝宝石不能导电，必须利用台面结构，因此欧姆接触的P型电极和N型电极只能在外延片表面的同一侧，常规的GaN基LED结构，在台面结构的GaN基LED里，电流要侧向传输，由于N-GaN层和下限制层的掺杂浓度不能太高，横向电阻不可忽略，使得靠近N型电极的台面边缘电流密度大于靠近P型电极焊盘的地方，导致了电流拥挤效应；对大面积大功率的发光器件而言，电流拥挤现象会更为严重。
在目前GaN基大功率LED的电极结构中，要使电流均匀扩展，应当尽量使电流经过不同路径的电阻值大小接近。目前采用的解决方法，一般有优化电极几何形状、设置透明导电层，设置电流阻挡层等。如图1所示的是一种常规的GaN基发光二极管芯片，其结构包括：P-GaN层11，透明导电层12，P电极欧姆接触13，N-GaN层14，N电极欧姆接触15；N电极欧姆接触15一般由金属层直接镀在N-GaN层14上形成，而且为了使电流扩散均匀，N电极金属需要环绕整个LED芯片的***，直接致使芯片很大部分面积被金属所遮挡，导致光线无法有效射出，另外直接镀在N-GaN层14表面的金属电极也会吸收光，大大影响了LED芯片的出光效率。
发明内容
为解决上述现有LED芯片的所存在的问题，本发明旨在提供一种高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法；本发明采用改进的GaN基LED的N电极结构，使透明导电层材料镀在N-GaN层上并形成良好的欧姆接触，避免了传统芯片中大面积N电极金属的遮光和吸收光现象，从而提高芯片的发光亮度。
为了达到上述目的，本发明提供一种高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，包括以下制作工艺步骤：
1) 提供一衬底；
2) 在衬底上依次生长N-GaN层、发光层和P-GaN层；
3) 通过光罩刻蚀作业，将P-GaN层所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层；
4) 在P-GaN层和暴露的N-GaN层上镀透明导电层，用作欧姆接触；
5) 通过湿法蚀刻方法，去除部分透明导电层，使P-GaN层和暴露的N-GaN层上的透明导电层分离；
6) 通过光罩刻蚀作业，分别在分离后的透明导电层上制作P电极和N电极；
7) 衬底经研磨减薄，切割成若干个发光二极管芯片。
本发明的透明导电层材料选用ITO、ZnO、In掺杂ZnO、Al掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO或前述的任意组合之一；湿法蚀刻采用的蚀刻液选自HF、NH4F、CH3COOH、H2SO4、H2O2的一种或前述的任意组合之一；N电极材料选自Ni/Au合金、Cr/Pt/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金或前述的任意组合之一；P电极材料选自Ti/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金或前述的任意组合之一。
本发明的有益效果是：将透明导电层镀在N-GaN层上形成欧姆接触，因透明导电层可以与N-GaN层形成良好的欧姆接触，透明导电层的光透过率高达90%以上，在电极结构上只需在透明导电层上镀小面积的金属用作打线即可获得均匀的扩展电流，并且避免金属电极遮光现象，从而提高LED芯片的发光亮度。
附图说明
图1是常规的GaN基发光二极管芯片结构俯视图。
图2是本发明制作高光提取效率GaN基发光二极管芯片的结构剖面图。
图3是本发明制作高光提取效率GaN基发光二极管芯片的结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明高光提取效率氮化镓基发光二极管芯片的制备方法进一步说明，其制作工艺如下：
如图2和3所示，首先在蓝宝石衬底21上依次生长N-GaN层22、发光层23和P-GaN层24；再通过光罩刻蚀作业，将P-GaN层24所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层22；在P-GaN层24和暴露的N-GaN层22上镀ITO透明导电层251及252，用作欧姆接触；通过湿法蚀刻方法，去除部分透明导电层，使P-GaN层上的ITO透明导电层251和暴露的N-GaN层上的ITO透明导电层252分离，其中蚀刻液由HF、NH4F、CH3COOH、H2SO4、H2O2组成；通过光罩刻蚀作业，分别在分离后的ITO透明导电层251和ITO透明导电层252上制作P电极26和N电极27，P电极26为Ti/Au合金电极，N电极27为Ni/Au合金电极；最后将衬底研磨减薄，切割成若干发光二极管芯片。
图2所示为依照上述工艺制备的高光提取效率氮化镓基高亮度LED芯片，包括：蓝宝石衬底21；N-GaN层22形成于蓝宝石衬底21上，发光区23形成于N-GaN层22上，P-GaN层24形成于发光区23上；ITO透明导电层251形成于P-GaN层26上，ITO透明导电层252形成于N-GaN层22上，Ti/Au合金制作的P电极26形成于ITO透明导电层251上，Ni/Au合金制作的N电极27形成于ITO透明导电层252上。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化；因此，所有等同的技术方案均属本发明的保护范畴，由各权利要求限定。
Claims (5)
1. 高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，其工艺步骤如下：
1) 提供一衬底；
2) 在衬底上依次生长N-GaN层、发光层和P-GaN层；
3) 通过光罩刻蚀作业，将P-GaN层所在的部分台面蚀刻至暴露出N-GaN层；
4) 在P-GaN层和暴露的N-GaN层上镀透明导电层，用作欧姆接触；
5) 通过湿法蚀刻方法，去除部分透明导电层，使P-GaN层和暴露的N-GaN层上的透明导电层分离；
6) 通过光罩刻蚀作业，分别在分离后的透明导电层上制作P电极和N电极；
7) 衬底经研磨减薄，切割成若干个发光二极管芯片。
2. 如权利要求1所述的高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，其特征在于透明导电层材料选用ITO、ZnO、In掺杂ZnO、Al掺杂ZnO、Ga掺杂ZnO或前述的任意组合之一。
3. 如权利要求1所述的高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，其特征在于湿法蚀刻采用的蚀刻液选自HF、NH4F、CH3COOH、H2SO4、H2O2的一种或前述的任意组合之一。
4. 如权利要求1所述的高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，其特征在于N电极材料选自Ni/Au合金、Cr/Pt/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金或前述的任意组合之一。
5. 如权利要求1所述的高光提取效率氮化镓基发光二极管的制备方法，其特征在于P电极材料选自Ti/Au合金、Pt/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金或前述的任意组合之一。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103165780A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-06-19 | 中国科学院半导体研究所 | 提高亮度的GaN基LED芯片的制作方法 |
| CN103199171A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-07-10 | 华南理工大学 | 一种n型透明电极结构的功率型led芯片 |
| CN103682023A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | Led结构及其电极的形成方法 |
| CN110061107A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-26 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种微米级二极管芯片及制备方法 |
| CN111312869A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-19 | 深圳市炬诠科技有限公司 | 一种具有纳米二氧化钛层的led芯片及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1330415A (zh) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | 晶元光电股份有限公司 | 具有分布式接触层的高亮度发光二极管 |
| CN1571175A (zh) * | 2003-07-16 | 2005-01-26 | 璨圆光电股份有限公司 | 选择性成长的发光二极管结构 |
| KR20100067503A (ko) * | 2008-12-11 | 2010-06-21 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
-
2010
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1330415A (zh) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | 晶元光电股份有限公司 | 具有分布式接触层的高亮度发光二极管 |
| CN1571175A (zh) * | 2003-07-16 | 2005-01-26 | 璨圆光电股份有限公司 | 选择性成长的发光二极管结构 |
| KR20100067503A (ko) * | 2008-12-11 | 2010-06-21 | 삼성엘이디 주식회사 | 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103199171A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-07-10 | 华南理工大学 | 一种n型透明电极结构的功率型led芯片 |
| CN103165780A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-06-19 | 中国科学院半导体研究所 | 提高亮度的GaN基LED芯片的制作方法 |
| CN103682023A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-03-26 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | Led结构及其电极的形成方法 |
| CN110061107A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-26 | 深圳第三代半导体研究院 | 一种微米级二极管芯片及制备方法 |
| CN111312869A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-19 | 深圳市炬诠科技有限公司 | 一种具有纳米二氧化钛层的led芯片及制备方法 |
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