CN105304782B - 一种蓝绿发光二极管芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种蓝绿发光二极管芯片，包括p区、n区及有源区，有源区设置在p区与n区之间，在p区的导电层上设置p电极；n区外延结构采用由n型接触层与电流阻挡层交替构成的多级复合接触层，在多级复合接触层上设置多个接触面的n电极。本发明可以提高电流扩展效果，进而提高发光二极管的发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种蓝绿发光二极管芯片。
背景技术
发光二极管由于其低功耗、尺寸小和可靠性高而作为主要的光源得到迅猛的发展。特别近十年来发光二极管的利用领域正在迅速的扩展。提高亮度和降低发光二极管的成本成为LED领域发展的目标。
现有技术中，蓝绿发光二极管芯片包括p区、n区及有源区，有源区设置在p区与n区之间，在p区的导电层上设置p电极。n区包括在衬底上设置非故意掺杂层，在非故意掺杂层上设置n型导电层，该n型导电层上设置有源区。
在传统的制作蓝绿发光二极管芯片技术，ICP蚀刻至n型导电层，在n型导电层上蒸镀金属制做n型电极。即采用单层n型导电层与n电极接触，且n电极与n型导电层之间为平面接触，而没有采用阶梯式的多接触面的接触方式。其缺陷在于：
一，单层n型导电层与n电极接触，使得n型导电层的厚度较厚，延长外延生产时间，降低生产效率。
二，单层n型导电层与n电极接触，无法通过外延材料或掺杂的变化而与n电极的欧姆接触渐变式变化，使得电流扩展效果较差，二极管的发光效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝绿发光二极管芯片，以提高电流扩展效果，进而提高发光二极管的发光效率。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种蓝绿发光二极管芯片，包括p区、n区及有源区，有源区设置在p区与n区之间，在p区的导电层上设置p电极；n区外延结构采用由n型接触层与电流阻挡层交替构成的多级复合接触层，在多级复合接触层上设置多个接触面的n电极。
进一步，n电极与多级复合接触层之间形成阶梯式的多个电流扩展效果不同的接触面。
进一步，n区为在衬底上生成非故意掺杂层，非故意掺杂层上生成第一n型导电层，第一n型导电层上生成第一电流阻挡层，第一电流阻挡层上生成第一n型接触层，第一n型接触层上生成第二电流阻挡层，第二电流阻挡层上生成第二n型接触层，第二n型接触层上生成第三电流阻挡层，第三电流阻挡层上生成与有源区连接的第二n型导电层。
进一步，第一n型接触层、第二n型接触层、第二n型导电层的n型掺杂浓度不同，且掺杂浓度符合第一n型接触层远大于第二n型接触层，第二n型接触层远大于第二n型导电层。其中，远大于为5倍以上。
进一步，第一电流阻挡层、第二电流阻挡层、第三电流阻挡层构成材料包含AlGaN三五族化合物。
进一步，第二n型接触层和第二n型导电层的厚度都小于50nm；第一电流阻挡层、第二电流阻挡层和第三电流阻挡层都小于10nm。
进一步，p区为与有源区连接的限制层，限制层上生成p型导电层，p型导电层上生成p型接触层，p型接触层上生成ITO导电层，p电极设置在ITO导电层上。
进一步，n电极与有源区和p区之间设置电极隔离层。
一种蓝绿发光二极管芯片制作工艺，包括以下步骤：
一，在外延衬底上依次生成非故意掺杂层、第一n型导电层、第一电流阻挡层、第一n型接触层、第二电流阻挡层、第二n型接触层、第三电流阻挡层、第二n型导电层、有源区、限制层、p型导电层和p型接触层；
二，在p型接触层上掩模、光刻、ICP蚀刻至与有源区连接的第二n型导电层；
三，在裸露的与有源区连接的第二n型导电层上掩模、光刻，采用带元素探测的ICP蚀刻穿第三电流阻挡层，裸露局部第二n型接触层的表面；
四，在裸露的第二n型接触层表面再掩模、光刻，采用带元素探测的ICP蚀刻穿第二电流阻挡层，裸露局部第一n型接触层的表面；
五，掩模、光刻p型接触层，在裸露的p型接触层上蒸镀ITO导电层；
六，去除表面所有光刻胶，再掩模、光刻，在ITO导电层上制作p电极,在与有源区连接的第二n型导电层、第二n型接触层和第一n型接触层上制作n电极；
七，n电极与有源区和p区之间生成电极隔离层。
进一步，n电极与第二n型导电层、第二n型接触层和第一n型接触层之间形成阶梯式的接触面。
采用上述方案后，本发明N型区域采用n型接触层与电流阻挡层交替构成的复合接触层外延结构，使得N型区域的电流扩展效果得到较好的提升。因此，在保持N型区域的电流扩展效果不降的条件下，可有效减薄N型导电层的厚度，减少生长时间及生产成本。
可以通过不同接触层掺杂不同浓度，获得不同的欧姆接触结果；也可以通过不同电流阻挡层采用不同的Al组分获得不同的电流阻挡效果；n电极与多级复合接触层之间形成阶梯式的接触面。使得N型区域形成一个有效扩展电流的功能体，功能体的底层电流扩展效果较好，扩散距离较远，往上次之，形成电流合理分布，达到较好的电流扩展效果，进而提高发光二极管的发光效率。
因此，本发明获得以下有益效果：一、获得更高的二极管发光效率。较单层n型导电层的单一材料构成，阶梯式的复合接触方式可通过外延材料或掺杂的变化而与n电极的欧姆接触渐变式变化，改善电流扩展效果，提高二极管的发光效率。
二、提高外延效率及降低外延成本。较单层n型导电层的平面接触方式，阶梯式的复合接触方式可采用更薄的n型导电层获得相同的电流扩展效果，节约了外延生产时间，提高了外延生产效率。
附图说明
图1是本发明制作工艺示意图一；
图2是本发明制作工艺示意图二；
图3是本发明制作工艺示意图三；
图4是本发明制作工艺示意图四；
图5是本发明制作工艺示意图五；
图6是本发明制作工艺示意图六；
图7是本发明最终产品结构示意图。
标号说明
p区1 p电极11
限制层12 p型导电层13
p型接触层14 ITO导电层15
n区2 n电极21
衬底22 非故意掺杂层23
第一n型导电层241 第二n型导电层242
第一电流阻挡层25
第一n型接触层26 第二电流阻挡层27
第二n型接触层28 第三电流阻挡层29
有源区3 电极隔离层4。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图7所示，本发明揭示的一种蓝绿发光二极管芯片，包括p区1、n区2及有源区3，有源区3设置在p区1与n区2之间，在p区1的导电层上设置p电极11；n区2外延结构采用由n型接触层与电流阻挡层交替构成的多级复合接触层，在多级复合接触层上设置多个接触面的n电极21。n电极21与有源区3和p区1之间设置电极隔离层4。
本发明N型区域采用n型接触层与电流阻挡层交替构成的复合接触层外延结构，使得N型区域的电流扩展效果得到较好的提升。因此，在保持N型区域的电流扩展效果不降的条件下，可有效减薄N型导电层的厚度，减少生长时间及生产成本。
n电极21与多级复合接触层之间形成阶梯式的多个电流扩展效果不同的接触面。
本实施例中，n区2为在衬底22上生成非故意掺杂层23，非故意掺杂层23的材料为GaN，非故意掺杂层23上生成第一n型导电层241，第一n型导电层241的材料为GaN，第一n型导电层241上生成第一电流阻挡层25，第一电流阻挡层25的材料为AlGaN，第一电流阻挡层25上生成第一n型接触层26，第一n型接触层26的材料为GaN,第一n型接触层26上生成第二电流阻挡层27，第二电流阻挡层27的材料为AlGaN，第二电流阻挡层27上生成第二n型接触层28，第二n型接触层28的材料为GaN，第二n型接触层28上生成第三电流阻挡层29，第三电流阻挡层29的材料为AlGaN，第三电流阻挡层29上生成与有源区3连接的第二n型导电层242，与有源区3连接的第二n型导电层242的材料为GaN。
第一n型接触层26、第二n型接触层28、第二n型导电层242的n型掺杂浓度不同，且掺杂浓度符合第一n型接触层26远大于第二n型接触层28，第二n型接触层28远大于第二n型导电层242。
第二n型接触层28和第二n型导电层242的厚度都小于50nm；第一电流阻挡层25、第二电流阻挡层27和第三电流阻挡层29都小于10nm。
在与有源区3连接的第二n型导电层242、第三电流阻挡层29、第二n型接触层28、第二电流阻挡层27和第一n型接触层26上制作n电极21。n电极21与多级复合接触层之间形成阶梯式的接触面，即n电极21与与有源区3连接的第二n型导电层242、第三电流阻挡层29、第二n型接触层28、第二电流阻挡层27和第一n型接触层26之间形成阶梯式的接触面。
本实施例中，p区1为与有源区3连接的限制层12，限制层12的材料为AlGaN，限制层12上生成p型导电层13，p型导电层13的材料为GaN，p型导电层13上生成p型接触层14，p型接触层14的材料为GaN，p型接触层14上生成ITO（氧化铟锡）导电层15，p电极11设置在ITO导电层15上。
可以通过不同接触层掺杂不同浓度，获得不同的欧姆接触结果；也可以通过不同电流阻挡层采用不同的Al组分获得不同的电流阻挡效果；n电极与多级复合接触层之间形成阶梯式的接触面。使得N型区域形成一个有效扩展电流的功能体，功能体的底层电流扩展效果较好，扩散距离较远，往上次之，形成电流合理分布，达到较好的电流扩展效果，进而提高发光二极管的发光效率。
一种蓝绿发光二极管芯片制作工艺，包括以下步骤：
一，如图1所示，在外延衬底22上依次生成非故意掺杂层23、第一n型导电层241、第一电流阻挡层25、第一n型接触层26、第二电流阻挡层27、第二n型接触层28、第三电流阻挡层29、第二n型导电层242、有源区3、限制层12、p型导电层13和p型接触层14。
二，如图2所示，在p型接触层14上掩模、光刻、ICP蚀刻至与有源区3连接的第二n型导电层242。
三，如图3所示，在裸露的与有源区3连接的第二n型导电层242上掩模、光刻，采用带元素探测的ICP蚀刻穿第三电流阻挡层29，裸露局部第二n型接触层28的表面。
四，如图4所示，在裸露的第二n型接触层28表面再掩模、光刻，采用带元素探测的ICP蚀刻穿第二电流阻挡层27，裸露局部第一n型接触层26的表面。
五，如图5所示，掩模、光刻p型接触层14，在裸露的p型接触层14上蒸镀ITO导电层15。
六，如图6所示，去除表面所有光刻胶，再掩模、光刻，在ITO导电层15上制作p电极11,在与有源区3连接的第二n型导电层242、第二n型接触层28和27第一n型接触层26上制作n电极21。
七，n电极21与有源区3和p区1之间生成电极隔离层4，形成蓝绿发光二极管芯片，如图7所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (8)
1.一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：包括p区、n区及有源区，有源区设置在p区与n区之间，在p区的导电层上设置p电极；n区外延结构采用由n型接触层与电流阻挡层交替构成的多级复合接触层，在多级复合接触层上设置多个接触面的n电极。
2.如权利要求1所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：n电极与多级复合接触层之间形成阶梯式的多个电流扩展效果不同的接触面。
3.如权利要求1所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：n区为在衬底上生成非故意掺杂层，非故意掺杂层上生成第一n型导电层，第一n型导电层上生成第一电流阻挡层，第一电流阻挡层上生成第一n型接触层，第一n型接触层上生成第二电流阻挡层，第二电流阻挡层上生成第二n型接触层，第二n型接触层上生成第三电流阻挡层，第三电流阻挡层上生成与有源区连接的第二n型导电层。
4.如权利要求3所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：第一n型接触层、第二n型接触层、第二n型导电层的n型掺杂浓度不同，且掺杂浓度符合第一n型接触层远大于第二n型接触层，第二n型接触层远大于第二n型导电层。
5.如权利要求3所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：第一电流阻挡层、第二电流阻挡层、第三电流阻挡层构成材料包含AlGaN三五族化合物。
6.如权利要求3所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：第二n型接触层和第二n型导电层的厚度都小于50nm；第一电流阻挡层、第二电流阻挡层和第三电流阻挡层都小于10nm。
7.如权利要求1所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：p区为与有源区连接的限制层，限制层上生成p型导电层，p型导电层上生成p型接触层，p型接触层上生成ITO导电层，p电极设置在ITO导电层上。
8.如权利要求1所述的一种蓝绿发光二极管芯片，其特征在于：n电极与有源区和p区之间设置电极隔离层。
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