專利名稱：氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，特別是一種氮化鎵基發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
目前氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)按鍵、指示、 顯示、背光源以及照明等領(lǐng)域；隨著各類應(yīng)用對(duì)GaN基LED器件亮度需求的提 高，現(xiàn)有技術(shù)通常以透明導(dǎo)電氧化物(TC0)取代早期的半透明的Ni/Au作為p 型GaN基外延層的透明接觸層，以提高發(fā)光效率。銦錫氧化物(IT0)是到目前 為止在GaN基LED中應(yīng)用最為廣泛的TC0，其中以美國(guó)專利US6078064為采用現(xiàn) 有技術(shù)的典型代表。
如圖1為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括藍(lán)寶石襯 底10、緩沖層ll、 n-GaN層12、多量子阱有源層13、 p-GaN層14、 IT0層15、 p電極17和n電極16。其中，最底層為藍(lán)寶石襯底10;緩沖層11形成于藍(lán)寶 石襯底10之上，其材料為氮化鋁鎵銦；n-GaN層12形成于緩沖層ll之上；多 量子阱有源層13形成于n-GaN層12之上，其材料為氮化銦鎵；p-GaN層14形 成于多量子阱有源層13之上；IT0層15形成于p-GaN層14之上，p電極17形 成于ITO層15之上，以及n電極16形成于n-GaN層12之上。這種現(xiàn)有技術(shù)的 氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)通過采用高透光率的ITO與p型GaN基外延層直接接 觸形成良好的電流擴(kuò)展層，從而獲得較高的取光效率。然而ITO與GaN基外延 材料之間的黏附性較差，這給氮化鎵基發(fā)光二極管在后續(xù)使用過程中帶來隱患。例如，器件封裝過程中，對(duì)P電極(焊盤)進(jìn)行焊線作業(yè)時(shí)，存在較大的概率
將ITO連同p電極拔起，造成電極脫落。為此，在批量生產(chǎn)過程中，通常對(duì)ITO 進(jìn)行"開孔處理"，即蝕刻IT0以露出外延層，且孔徑略小于p電極，使得p電 極除了與IT0接觸之外，還能部分地與外延層接觸，由于p電極與外延層之間 的黏附性較佳，可以緩解電極脫落問題；然而上述處理仍未能徹底解決電極脫 落問題，特別是器件封裝過程中存在的應(yīng)力以及使用過程中所采用的高溫大電 流的工作條件，LED的可靠性仍然較差。

發(fā)明內(nèi)容
為解決IT0與p型GaN基外延層黏附性差的問題，提高氮化鎵基發(fā)光二極 管的可靠性，本發(fā)明旨在提供一種氮化鎵基發(fā)光二極管。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是氮化鎵基發(fā)光二極管，包括 一藍(lán)寶石襯底；
一緩沖層形成于藍(lán)寶石襯底之上；
一 n型GaN基外延層形成于緩沖層之上；
一有源層，其材料為氮化銦鎵，形成于n型GaN基外延層之上； 一 p型GaN基外延層形成于有源層之上；
一黏附層，其材料為銦、鎵氧化物的混合物，該混合物形成于p型GaN基外 延層之上；
一銦錫氧化物IT0層形成于黏附層之上；
一P電極，其材料包含Al或者Au，形成于ITO層之上；
一n電極，其材料包含Al或者Au，形成于n型GaN基外延層之上。 本發(fā)明中銦鎵氧化物作為p型GaN基外延層和IT0層之間的黏附層，不同氧化物相互接合的黏附性比較可靠，因此銦鎵氧化物可以作為IT0層較好的黏 附層。在本發(fā)明中，銦鎵氧化物層的形成方式包括了濕法氧化和熱擴(kuò)散，為了 使黏附層與GaN基外延層的黏附力達(dá)到較強(qiáng)效果，首先采用濕法氧化，即通過 在溶液中氧化GaN基外延層并在其表面生成一定厚度的鎵氧化物層；同時(shí)因?yàn)?鎵氧化物具有較高的接觸勢(shì)壘(勢(shì)壘電阻)，為了降低其接觸勢(shì)壘，采用高溫熔 合使得In通過熱擴(kuò)散進(jìn)入鎵氧化層并最終形成銦鎵氧化物層，銦鎵氧化物層為 銦氧化物和鎵氧化物的混合物；利用銦鎵氧化物層與IT0層及GaN外延層的良 好黏附性，即可以解決現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管中IT0層與GaN外延層黏附差的問 題。為了使得銦鎵氧化物層對(duì)于藍(lán)、綠光和紫外光具有較高的穿透率，本發(fā)明 的銦鎵氧化物中銦的含量必須控制在5%以內(nèi)，避免因銦鎵氧化物的引入而降低 取光效率。為了避免載流子無法隧穿銦鎵氧化物層而注入有源區(qū)，銦鎵氧化物 層的厚度不能太厚，因此本發(fā)明中銦鎵氧化物層的厚度必須控制在100 A (埃) 以內(nèi)，否則會(huì)形成肖特基接觸并導(dǎo)致工作電壓升高。為了使得銦鎵氧化物能夠 起到良好黏附層作用的同時(shí)保持發(fā)光二極管的原有光電特性，本發(fā)明的銦鎵氧 化物層優(yōu)選厚度為10埃 50埃。
本發(fā)明的有益效果在于通過在IT0層與p型GaN基外延層之間引入一銦 鎵氧化物作為黏附層，以解決現(xiàn)有技術(shù)氮化鎵基發(fā)光二極管中IT0層與p型GaN 基外延層黏附性差的問題，同時(shí)，發(fā)光二極管的可靠性得到提高。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
圖中10:藍(lán)寶石襯底 11:緩沖層12: n-GaN層
14: p-GaN層
16: n電極 20:銦鎵氧化物層
13:多量子阱有源層 15: IT0層 17: p電極
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明迸一步說明。
如附圖2所示的一種氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，藍(lán)寶石襯底10、緩沖層 11、 n-GaN層12、多量子阱有源層13、 p-GaN層14、銦鎵氧化物層20、 ITO層 15、 p電極17和n電極16。
其中，最底層為藍(lán)寶石襯底10;緩沖層11形成于藍(lán)寶石襯底10之上，其 材料可以采用氮化鋁鎵銦AL"GaJriyN (0《x〈l， 0《y〈l); n-GaN層12形成于 緩沖層11之上；多量子阱有源層13形成于n-GaN層12之上，其材料為氮化銦 鎵(InGaN); p-GaN層14形成于多量子阱有源層13之上；銦鎵氧化物層20即 銦氧化物和鎵氧化物的混合物層形成于p-GaN層14之上，銦鎵氧化物層20為 黏附層；ITO層15形成于銦鎵氧化物層20之上；p電極17形成于ITO層15之 上，其材料為Cr/Pt/Au; n電極16形成于n-GaN層12之上，其材料為Cr/Pt/Au。
在上述結(jié)構(gòu)中，銦鎵氧化物層20 (即銦氧化物和鎵氧化物的混合物層)的 生成過程包括濕法氧化和熱擴(kuò)散。首先，采用紫外光輔助濕法氧化p-GaN層的 方式生成鎵氧化物層，濕法氧化過程采用汞氤燈照射，在仏02或者1(&08等氧化 性溶液中進(jìn)行，也可以直接在去離子水中進(jìn)行；然后，通過高溫熔合，使得ITO 層15中的In通過熱擴(kuò)散進(jìn)入鎵氧化物層，并最終形成銦鎵氧化物層20;銦鎵 氧化物層20的厚度為10埃 50埃，以保持發(fā)光二極管的原有光電特性。本發(fā)明的氮化鎵基發(fā)光二極管，由于IT0層15于氮化鎵基發(fā)光二極管之上 的黏附力得到增強(qiáng)，因此具有更高的可靠性；批量生產(chǎn)的結(jié)果表明，即使ITO 不作"開孔處理"，在封裝焊線作業(yè)過程中，無電極脫落問題產(chǎn)生，亦不影響二 極管的光效，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)方面，較現(xiàn)有技術(shù)更為優(yōu)越。
權(quán)利要求
1.氮化鎵基發(fā)光二極管，包括一藍(lán)寶石襯底；一緩沖層形成于藍(lán)寶石襯底之上；一n型GaN基外延層形成于緩沖層之上；一有源層，其材料為氮化銦鎵，形成于n型GaN基外延層之上；一p型GaN基外延層形成于有源層之上；一黏附層，其材料為銦鎵氧化物的混合物，該混合物形成于p型GaN基外延層之上；一銦錫氧化物ITO層形成于黏附層之上；一p電極，其材料包含Al或者Au，形成于ITO層之上；一n電極，其材料包含Al或者Au，形成于n型GaN基外延層之上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基發(fā)光二極管，其特征在于黏附層中銦的含 量不高于5%，黏附層的厚度小于100 A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鎵基發(fā)光二極管，其特征在于黏附層的厚度為 10 A 50 A。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的氮化鎵基發(fā)光二極管，其特征在于黏附層的 形成方式包含濕法氧化和熱擴(kuò)散。
全文摘要
本發(fā)明公開的氮化鎵基發(fā)光二極管，包括藍(lán)寶石襯底、緩沖層、n型GaN基外延層、有源層、p型GaN基外延層、黏附層、ITO層、p電極和n電極，其中，最底層為藍(lán)寶石襯底；緩沖層形成于藍(lán)寶石襯底之上；n型GaN基外延層形成于緩沖層之上；有源層形成于n型GaN基外延層之上，其材料為氮化銦鎵；p型GaN基外延層形成于有源層之上；銦鎵氧化物層為黏附層形成于p型GaN基外延層之上，p電極形成于ITO層之上，n電極形成于n型GaN基外延層之上。通過在ITO與p型GaN基外延層之間引入銦鎵氧化物層，以解決ITO與p型GaN基外延層黏附性差的問題，提高氮化鎵基發(fā)光二極管的可靠性。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101494266SQ200810237809
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者吳志強(qiáng), 林科闖, 潘群峰 申請(qǐng)人:廈門市三安光電科技有限公司