專利名稱：一種分立發(fā)光二極管的外延片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，尤其涉及一種分立發(fā)光二極管的外延片及其制 造方法。
背景技術(shù)：
以氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGalnN) 為主的III-V族氮化物材料具有連續(xù)可調(diào)的直接帶寬為0.7 6. 2eV，覆蓋了紫外到紅外的 廣泛的光譜范圍，是制造藍(lán)光、綠光和白光發(fā)光器件的理想材料?，F(xiàn)有的以藍(lán)寶石為襯底的 常規(guī)GaN基發(fā)光器件，如圖1所示，其結(jié)構(gòu)為在一藍(lán)寶石襯底層5的一表面外延生長(zhǎng)一層 n型GaN層4，n型GaN層4相對(duì)于與所述襯底層表面的一面生長(zhǎng)一層發(fā)光層3，發(fā)光層3相 對(duì)于與所述襯底層5表面的一面生長(zhǎng)一層p型GaN層2。在p型GaN層的上表面設(shè)置有一 P電極1。用蝕刻技術(shù)依次將部分P型GaN層2、發(fā)光層3除去，露出n型GaN層4。在露出 的n型GaN層4的上表面設(shè)置有一 n電極6。p電極1和n電極6位于藍(lán)寶石襯底5的同 一側(cè)。半導(dǎo)體發(fā)光器件工作時(shí)，電流從P電極1經(jīng)過P型GaN層2、發(fā)光層3、n型GaN層4 到達(dá)n電極6。由于電流在n型GaN層4中橫向流動(dòng)會(huì)造成電流密度分布不均勻。這種電 流密度分布不均勻，不利于大電流的注入和發(fā)光器件功率的提高。發(fā)光二極管外延普遍采用異質(zhì)外延生長(zhǎng)，常用的襯底有藍(lán)寶石、硅等，直接進(jìn)行發(fā) 光二極管外延生長(zhǎng)，外延缺陷較多，晶體質(zhì)量差，影響發(fā)光二極管的光電性能和壽命，同時(shí) 對(duì)于大尺寸的襯底容易發(fā)生翹曲。市場(chǎng)上主流的襯底尺寸還局限在2英寸和3英寸，不利 于LED成本的降低，很大程度上限制了 LED的量產(chǎn)和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是在現(xiàn)有的發(fā)光二極管外延片中，工作時(shí)電流在n層中橫向流過，存在電流密度不 均勻的問題，以及，現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)光二極管外延片的缺陷較多、晶體質(zhì)量不高的問題。本發(fā)明所采用的主要技術(shù)方案是—種分立發(fā)光二極管的外延片，包括襯底、外延層，所述外延層為依次形成在襯 底表面之上的第一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第二類型半導(dǎo)體層，其中，在襯底和第一類型半 導(dǎo)體層之間還形成有網(wǎng)格導(dǎo)電層，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格中形成的用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述外延層是分立排布在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 中。本發(fā)明還提供了上述外延片的制造方法。所述制造方法，包括如下步驟A，提供一襯底；B，在襯底上生長(zhǎng)或沉積一掩膜層；C，在所述掩膜層上制造網(wǎng)狀光刻膠層，所述光刻膠層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分布于 第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格中的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；
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D，去除所述光刻膠層露出的掩膜層。E，去除所述光刻膠層，露出掩膜層，所述露出的掩膜層形成網(wǎng)格導(dǎo)電層；F，在暴露出的所述外延襯底上生長(zhǎng)一外延層，所述外延層依次為形成于襯底之上 的第一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第二類型半導(dǎo)體層。本發(fā)明采用的技術(shù)方案的有益效果本發(fā)明通過在襯底和外延層之間形成有具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng) 格導(dǎo)電層。外延層分立排布在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格中，位于第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)格之上。分 立的外延層釋放了外延層和襯底之間由于晶格失配和熱失配引起的應(yīng)力。第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還 起到橫向外延生長(zhǎng)掩膜作用，提高了外延層晶體質(zhì)量。外延層與用于引出電極的第一網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)間具有良好的歐姆接觸，所以，用該外延片制成發(fā)光二極管在工作時(shí)，電流是垂直均勻 流過外延層的，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電流密度不均勻的問題。


圖1現(xiàn)有技術(shù)中的以藍(lán)寶石為襯底的常規(guī)GaN基發(fā)光器件的剖面圖；圖2本發(fā)明一實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層的俯視圖；圖3a、3b本發(fā)明實(shí)施例的外延片俯視圖；圖4圖3局布放大立體圖；圖5單個(gè)分立發(fā)光二極管的外延片的剖面圖；圖6a 6f給出本發(fā)明實(shí)施例的外延片的制造流程圖。具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)方案清楚便于理解，下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 詳細(xì)的說明。圖2是本發(fā)明一實(shí)施例網(wǎng)格導(dǎo)電層的俯視圖；圖3a、3b是本發(fā)明實(shí)施例的外延片 俯視圖；圖4是圖3a局布放大立體圖；圖5是單個(gè)分立發(fā)光二極管的外延片的剖面圖；圖 6a 6f給出本發(fā)明實(shí)施例的外延片的制造流程圖。參照?qǐng)D2，本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層包括三種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分別為第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 210、第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220、第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230。第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230將襯底表面分成若干區(qū)域， 每個(gè)區(qū)域中又分布有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和 第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，每個(gè)所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成有用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 210。所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格形狀為多邊形、橢圓形和圓形中的一種。所述多邊形包括三角 形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形等。所述多邊形優(yōu)選包括正三角形、長(zhǎng)方形、正 方形、菱形、正六邊形。所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度為5 1000微米。所述第一 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)210具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線211和電極引出塊212，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線 211的平均寬度為1 20微米。所述電極引出塊212具有一正方形區(qū)域，所述正方形區(qū)域 的邊長(zhǎng)大于第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度。所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線211可以是不相交 網(wǎng)格線還可以是相交的網(wǎng)格線。所述不相交的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線可以是曲線也可以是直 線，所述電極引出塊212與第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線電連接。所述相交的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線 形成有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格形狀是多邊形的一種，所述第一網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格線211與電極引出塊212電連接，所述電極引出塊212位于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的中
5心或者某角區(qū)域。所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230具有第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格線的平均寬度為200 5000微米。網(wǎng)格導(dǎo)電層的第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230主要用于大尺寸襯 底外延生產(chǎn)的，將大尺寸的襯底分成若干小的襯底區(qū)域同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行外延生長(zhǎng)。在小尺寸 襯底外延生產(chǎn)時(shí)，網(wǎng)格導(dǎo)電層可以沒有第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例所述大尺寸襯底是指 大于3英寸的襯底。本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層的材料是金屬鎢、鉬、鈦、銅、鎳、鉭、鈮、鋁、銀、鐵、鈷、 鋯、釔中的一種或所述金屬的合金或者非金屬導(dǎo)電材料。所述非金屬導(dǎo)電材料包括導(dǎo)電陶 瓷、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂等。本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層的平均厚度為5 5000納米，可以是單導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)還 可以是多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)。單層導(dǎo)電層可以是一種金屬如鎳，也可以是一種金屬合金如鎳、 銅合金，還可以是一種金屬參雜如在鎳中摻雜有銅金屬。多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)是從下到上依 次生長(zhǎng)或者沉積不同的金屬層如銅層、鉬層、鎳層，可以是兩層、三層或者更多；也可以是依 次交替生長(zhǎng)或沉積的兩個(gè)金屬層如銅層、鎳層，這種生長(zhǎng)周期可以是兩個(gè)周期或者更多周 期。參照?qǐng)D3a，圖3a是本發(fā)明一實(shí)施例的分立發(fā)光二極管的外延片俯視圖，所述分立 發(fā)光二極管的外延片，包括襯底、外延層300，其中，在襯底和外延層300之間還形成有網(wǎng) 格導(dǎo)電層200，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層200具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220和第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成的用 于引出電極的、起橫向外延掩膜作用的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述外延層300是分立排布在第二 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中。所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度優(yōu)選5微米，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格線的平均寬度優(yōu)選50微米。所述網(wǎng)格導(dǎo)電層200的平均厚度優(yōu)選200納米。本發(fā)明實(shí) 施例中的第二網(wǎng)格結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度大于第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平 均寬度，優(yōu)選至少大于2微米。參照?qǐng)D3b，圖3b是本發(fā)明另一實(shí)施例的分立發(fā)光二極管的外延片的俯視圖，本實(shí) 施例與圖3a所示實(shí)施例的區(qū)別點(diǎn)在于導(dǎo)電網(wǎng)格層200除了具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和第二網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)220還包括第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230。由于襯底的導(dǎo)熱不均勻，在生長(zhǎng)外延時(shí)會(huì)發(fā)生翹曲，這 種現(xiàn)象在大尺寸的襯底上尤為明顯。本實(shí)施例通過第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)230將襯底分成若干區(qū) 域，本實(shí)施例分成9個(gè)區(qū)域。在每個(gè)區(qū)域中，由于面積不大，襯底的熱量分布相對(duì)更均勻，很 少會(huì)存在翹曲。并且本實(shí)施例網(wǎng)格導(dǎo)電層選取的是金屬材料，所述金屬材料的導(dǎo)熱性能良 好，進(jìn)一步解決了整個(gè)襯底的熱量不均勻的問題。所以在大尺寸的襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)就 相當(dāng)于同時(shí)在9個(gè)襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)。外延層的缺陷會(huì)隨著外延層在網(wǎng)格導(dǎo)電層處橫向 生長(zhǎng)而改變延伸方向，不能穿過發(fā)光層，同時(shí)網(wǎng)格導(dǎo)電層可以起到釋放外延晶體中的應(yīng)力 作用，所以本發(fā)明的實(shí)施例的外延片的晶體質(zhì)量相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)要好。所以本實(shí)施例不但實(shí) 現(xiàn)了在大尺寸的襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，還提高了外延的晶體質(zhì)量。圖4是圖3a局布放大立體圖，是單個(gè)分立發(fā)光二極管的外延片的立體圖。參照?qǐng)D 3a、圖4，所述分立發(fā)光二極管的外延片，包括襯底100、網(wǎng)格導(dǎo)電層200、外延層300，在襯 底100和外延層300之間還形成有網(wǎng)格導(dǎo)電層200，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層200具有第二網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)220和在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220的第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成的用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 210，所述外延層是分立排布在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中。所述襯底100是藍(lán)寶石、碳化硅、硅中 的一種，本實(shí)施例優(yōu)選藍(lán)寶石作為襯底。所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線211和電極引出塊212，所述電極引出塊212引出的電極是第一電極。由于外延層在電極引出塊 的上面由于晶體結(jié)構(gòu)完全不同而不能生長(zhǎng)，所以本實(shí)施例的第一電極不用經(jīng)過刻蝕或其它 工藝對(duì)外延進(jìn)行處理就可以直接引出，這樣降低了由于電極引出而對(duì)外延的破壞，提高了 后續(xù)芯片的生產(chǎn)良率。所述電極引出塊212位于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中心或者某角區(qū)域。當(dāng) 電極引出塊212位于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格某角區(qū)域，例如圖4中所示的第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的 右下角，這樣結(jié)構(gòu)有利于電極的引出，本實(shí)施例優(yōu)選這種技術(shù)方案。本實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層 的材料優(yōu)選鎢、鎳合金。由于外延層和網(wǎng)格導(dǎo)電層之間由于晶格失配，所以，第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格線可以緩沖外延層中的應(yīng)力，提高晶體質(zhì)量。本發(fā)明實(shí)施例的外延制造中選擇退火溫 度大于400°C，網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層進(jìn)行鍵合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層之間歐姆接觸。所 述鍵合可以是金屬與外延間的金屬鍵合也可以是非金屬與外延間的鍵合。所以本實(shí)施例的 分立發(fā)光二極管的外延片通過網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層之間的金屬鍵合實(shí)現(xiàn)了電流從外延層 的底部引出(垂直引出)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的電流水平引出導(dǎo)致的電流密度不均勻的問 題。本實(shí)施例的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線211可以反射外延層發(fā)出的光，這樣被襯底吸收而損 耗的光就減少了，提高了外延層的出光效率。參照?qǐng)D3a、圖5，圖5是單個(gè)分立發(fā)光二極管的外延片的剖面圖。本實(shí)施例的外延 片，包括，襯底100，外延層300，所述外延層300為依次形成在襯底100表面之上的第一類 型半導(dǎo)體層301、發(fā)光層302、第二類型半導(dǎo)體層303，其中，在襯底100和第一類型半導(dǎo)體層 301之間還形成有網(wǎng)格導(dǎo)電層200，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層200具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)220和在第二網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成的用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)210，所述外延層300是分立排布在第 二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中。進(jìn)一步，為了進(jìn)一步提高外延層的晶體質(zhì)量，本實(shí)施例優(yōu)選在襯底100 和外延層300之間形成一外延緩沖層，所述緩沖層是氮化鎵、氮化鋁和氮化鋁鎵中的一種。 所述外延層是氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGalnN) 等為主的III-V族氮化物材料，本實(shí)施例的外延層的材料滿足:AlxGaYIni_x_YN(0彡X彡1， 0彡Y彡1，0彡1-X-Y彡1)，本實(shí)施例優(yōu)選GaN作為本實(shí)施例的外延層材料。本實(shí)施例中 的第一類型半導(dǎo)體層301為N型GaN層，發(fā)光層302為多量子阱GaN層、第二類型半導(dǎo)體層 303為P型GaN層。當(dāng)然本發(fā)明實(shí)施例還可以選取第一類型半導(dǎo)體層301為P型GaN層，發(fā) 光層302為多量子阱GaN層、第二類型半導(dǎo)體層303為N型GaN層。但是P型GaN層的接 觸電阻較N型GaN層高，本實(shí)施例優(yōu)選第一類型半導(dǎo)體層301為N型GaN層。本實(shí)施例的 網(wǎng)格導(dǎo)電層200具有兩層結(jié)構(gòu)，一層為靠近襯底100的金屬鋁層202，另一層為層疊于金屬 鋁層202之上的金屬鎢層201。采用網(wǎng)格導(dǎo)電層采用多層結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合兩種或者多種材料 優(yōu)勢(shì)，既可以提高網(wǎng)格導(dǎo)電層與襯底之間的附著力又可以容易實(shí)現(xiàn)其與外延層之間的歐姆 接觸。當(dāng)然，本發(fā)明的網(wǎng)格導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)不僅局限于兩層結(jié)構(gòu)，還可以是多層的層疊結(jié)構(gòu)。圖6a 6f給出本發(fā)明實(shí)施例的外延片的制造流程圖，這些是一系列剖面圖，示出 了本發(fā)明實(shí)施例的外延片的制造步驟?，F(xiàn)參照?qǐng)D6a 6f，對(duì)本發(fā)明的外延片的制造方法進(jìn) 行詳細(xì)說明。上述分立發(fā)光二極管的外延片的制造方法包括如圖6a所示，提供一襯底100，所述襯底是藍(lán)寶石、硅、碳化硅中的一種，本實(shí)施例 優(yōu)選藍(lán)寶石作為襯底。如圖6b所示，在襯底100上生長(zhǎng)或沉積一掩膜層200。所述生長(zhǎng)可以采用分子束 外延生長(zhǎng)法(MBE法)也可以采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(M0CVD法)。所述沉積可以選擇物理氣象襯底如磁控濺射沉積法還可以選擇化學(xué)氣相沉積法。本實(shí)施例優(yōu)選化學(xué)氣相沉 積法生長(zhǎng)掩膜層。所述掩膜層的平均厚度為5 5000納米。本實(shí)施例優(yōu)選掩膜層的平均 厚度為200納米。這樣的厚度即能很好的滿足工藝要求又能節(jié)省成本。所述掩膜層的材料 是金屬鎢、鉬、鈦、銅、鎳、鉭、鈮、鋁、銀、鐵、鈷、鋯、釔中的一種或所述金屬的合金。所述掩膜 層的材料還可以是導(dǎo)電非金屬材料，如導(dǎo)電環(huán)氧樹脂、導(dǎo)電陶瓷等。所述掩膜層可以是單導(dǎo) 電層結(jié)構(gòu)還可以是多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)。單導(dǎo)電層可以是一種金屬如鎳，也可以是一種金屬 合金如鎳、銅合金，還可以是一種金屬參雜如在鎳中摻雜有銅金屬。當(dāng)然，單導(dǎo)電層還可以 是一種導(dǎo)電環(huán)氧樹脂或者導(dǎo)電陶瓷。多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)是從下到上依次沉積不同的金屬層 如銅層、鉬層、鎳層，可以是兩層、三層或者更多；也可以是依次交替沉積的兩個(gè)金屬層如銅 層、鎳層，這種生長(zhǎng)周期可以是兩個(gè)周期或者更多周期。本實(shí)施例優(yōu)選掩膜層沉積為兩層導(dǎo) 電層層疊結(jié)構(gòu)，一層是沉積在襯底100的上表面的金屬鋁層202，平均厚度為100納米；另 一層是金屬鎢層201，平均厚度為100納米。如圖6c所示，在所述掩膜層200上制作網(wǎng)狀光刻膠層400，所述光刻膠層400具有 第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)420和分布于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格中的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)410。所述第二網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)420具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，每個(gè)所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成 有用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)410。所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格形狀為多邊形、橢圓形和圓 形中的一種。所述多邊形包括三角形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形等。所述多 邊形優(yōu)選包括正三角形、長(zhǎng)方形、正方形、菱形、正六邊形。所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均 寬度為5 1000微米。所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)410具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線411和電極引出 塊412，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線411的平均寬度為1 20微米。所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 線411可以是不相交網(wǎng)格線還可以是相交的網(wǎng)格線。所述不相交的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線可 以是曲線也可以是直線，所述電極引出塊412與第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線電連接。所述相交的 第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線形成有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格形狀是多邊形的一 種，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線411與電極引出塊412電連接，所述電極引出塊412位于第二 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的中心或者某角區(qū)域。本實(shí)施例優(yōu)選第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的形狀為正方形，第 二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度為50微米，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的形狀為正方形，第一網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線411的平均寬度優(yōu)選5微米，電極引出塊412位于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的右下 角。所述電極引出塊412具有一正方形區(qū)域，所述正方形區(qū)域的邊長(zhǎng)大于第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格線的平均寬度。本發(fā)明的實(shí)施例光刻膠層400還可以有第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將光刻 膠層400分成若干區(qū)域，每個(gè)區(qū)域中具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)420，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有第三網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度為200 5000微米。運(yùn)用具有第一網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)、第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的光刻膠層制作得到的網(wǎng)格導(dǎo)電層主要運(yùn)用于大尺 寸襯底外延生產(chǎn)的。所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將大尺寸的襯底分成若干小的襯底區(qū)域同時(shí)獨(dú)立進(jìn) 行外延生長(zhǎng)。本發(fā)明實(shí)施例所述大尺寸襯底是指大于3英寸的襯底。所述光刻膠層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)通過曝光得到。如圖6d所示，去除所述光刻膠層400露出的掩膜層200。通過干蝕刻或者濕蝕刻 將光刻膠層400沒有覆蓋的掩膜層200除去。本實(shí)施例優(yōu)選用于濕蝕刻法將相應(yīng)掩膜層除 去。
8
如圖6e所示，去除所述光刻膠層，露出掩膜層200，所述露出的掩膜層200在襯底 100上表面形成網(wǎng)格導(dǎo)電層200 ；所述網(wǎng)格導(dǎo)電層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與所述光刻膠層是一致的。如圖6f所示，在暴露出的所述外延襯底100上生長(zhǎng)一外延層300，所述外延層300 依次為形成于襯底100之上的第一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第二類型半導(dǎo)體層。本實(shí)施例的 外延采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(M0CVD法)生長(zhǎng)，通過控制反應(yīng)腔內(nèi)的壓強(qiáng)、溫度、氣流 量比例和反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)不同尺寸的外延橫向生長(zhǎng)。本實(shí)施例的外延生長(zhǎng)，退火溫度選擇大 于400°C。由于所述外延層材料與網(wǎng)格導(dǎo)電層的材料間存在晶格失配，所以外延層材料很難 在網(wǎng)格導(dǎo)電層上面生長(zhǎng)，但是由于第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的平均寬度不超過20微米，外延層 材料會(huì)在緊挨著第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線的上表面生長(zhǎng)連接在一起，但是在電極引出塊212或 者第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線200處，外延層材料很難生長(zhǎng)連接在一起，所以外延層材料不會(huì)完 全覆蓋電極引出塊212和第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線200。所述外延層是氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化 銦鋁鎵(AlGalnN)等為主的III-V族氮化物材料，本實(shí)施例的外延層的材料滿足: AlxGaYIni_x_YN(0彡X彡1，0彡Y彡1，0彡1-X-Y彡1)，本實(shí)施例優(yōu)選GaN作為本實(shí)施例的外 延層材料。本實(shí)施例中的第一類型半導(dǎo)體層為N型GaN層，發(fā)光層為多量子阱GaN層、第二 類型半導(dǎo)體層為P型GaN層。當(dāng)然本發(fā)明實(shí)施例還可以選取第一類型半導(dǎo)體層為P型GaN 層，發(fā)光層為多量子阱GaN層、第二類型半導(dǎo)體層為N型GaN層。但是P型GaN層的接觸電 阻較N型GaN層高，所以本實(shí)施例優(yōu)選第一類型半導(dǎo)體層為N型GaN層。為了進(jìn)一步改善 外延層的晶體質(zhì)量，本實(shí)施例優(yōu)選在襯底100和外延層300之間生長(zhǎng)一外延緩沖層，所述緩 沖層是氮化鎵、氮化鋁、氮化鋁鎵中的一種。使用本發(fā)明實(shí)施例的外延片制造方法得到的外延片具有如下優(yōu)點(diǎn)—、外延層的橫向生長(zhǎng)被第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線中斷，釋放外延層由于晶格失配和 熱失配引起的應(yīng)力，第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)起到外延橫向生長(zhǎng)掩膜作用，能有效抑制位錯(cuò)延伸到發(fā) 光層，同時(shí)第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線也能有效釋放外延層由于晶格失配和熱失配引起的應(yīng)力， 有效提高外延體質(zhì)量。由于外延層只生長(zhǎng)在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中，所以單個(gè)分立的外延層 所對(duì)應(yīng)的襯底的溫度相對(duì)均勻，也有利于改善生長(zhǎng)于其上的外延層的晶體質(zhì)量。二、本發(fā)明實(shí)施例選擇退火溫度大于400°C，網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層之間會(huì)以鍵合形 式連接在一起，這種鍵合會(huì)使網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層之間產(chǎn)生良好的歐姆接觸。所述鍵合可 以是金屬鍵合還可以是非金屬鍵合。網(wǎng)格導(dǎo)電層與外延層的歐姆接觸可以實(shí)現(xiàn)電流垂直均 勻流動(dòng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于電流橫向流動(dòng)產(chǎn)生的電流密度不均勻的問題。三、電極引出塊上面由于沒有或者沒有完全被外延層覆蓋，所以本發(fā)明實(shí)施例的 電極可以直接引出不用像現(xiàn)有技術(shù)那樣對(duì)外延層進(jìn)行進(jìn)一步處理電極才可以引出。這樣降 低了由于電極引出而對(duì)外延的破壞，提高了后續(xù)芯片的生產(chǎn)良率。四、本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)格導(dǎo)電層具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或者具有第一 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸襯底的外延生長(zhǎng)。五、本發(fā)明實(shí)施例的外延層和襯底之間具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第一網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線可以反射外延層發(fā)出的光，這樣被襯底吸收而損耗的光就減少了，提高了外延 層的出光效率。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種分立發(fā)光二極管的外延片，包括襯底、外延層，所述外延層為依次形成在襯底表面之上的第一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第二類型半導(dǎo)體層，其特征在于，在襯底和第一類型半導(dǎo)體層之間還形成有網(wǎng)格導(dǎo)電層，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成的用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述外延層是分立排布在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述外延層與襯底 之間還形成有緩沖層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層的 平均厚度為5 5000納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層的 材料是金屬鎢、鉬、鈦、銅、鎳、鉭、鈮、鋁、銀、鐵、鈷、鋯、釔中的一種或所述金屬的合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層的 材料是非金屬導(dǎo)電材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層是 單導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)或者多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格的形狀為多邊形、橢圓形和圓形中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線平均線寬為5 1000微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 包括與第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接的多個(gè)不相交的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線和與第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線 連接的電極引出塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 具有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線和電極引出塊，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線形成有第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng) 格，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線與電極引出塊電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述電極引出塊 位于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的中心或者某角區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層還 具有第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將襯底表面區(qū)域分成若干塊，每塊區(qū)域里面分布有 第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第三網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)具有第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線平均寬度為200 5000微米。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至11任一項(xiàng)所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，第一網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線平均線寬是1 20微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第 一類型為N型。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的分立發(fā)光二極管的外延片，其特征在于，所述第 一類型為P型。
17.權(quán)利要求1所述的分立發(fā)光二極管的外延片的制造方法，其特征在于，包括步驟A，提供一襯底；B，在襯底上生長(zhǎng)或沉積一掩膜層；C，在所述掩膜層上制造網(wǎng)狀光刻膠層，所述光刻膠層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分布于第二 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；D，去除所述光刻膠層露出的掩膜層。E，去除所述光刻膠層，露出掩膜層，所述露出的掩膜層形成網(wǎng)格導(dǎo)電層； F，在暴露出的所述襯底上生長(zhǎng)一外延層，所述外延層依次為形成于襯底之上的第一類 型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、第二類型半導(dǎo)體層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，步驟F中，在生長(zhǎng)外延層之前，生長(zhǎng)一層緩沖層。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述掩膜層的平均厚度是5 5000納米。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述掩膜層是單導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)或者多導(dǎo)電層層疊結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包括與第二網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)連接的多個(gè)不相交的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線和與第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接的電極引出塊。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有第一網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線和電極引出塊，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的形狀是多邊形的 一種，所述第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線與電極引出塊電連接。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制造方法，其特征在于，所述電極引出塊位于第二網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)網(wǎng)格的中心或者某角區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有第二網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線平均線寬為5 1000微米；所述第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 的形狀為多邊形、橢圓形和圓形中的一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造方法，其特征在于，所述光刻膠層還具有第三網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將襯底表面區(qū)域分成若干塊，每塊區(qū)域里面分布有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造方法，其特征在于，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有第三網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線，所述第三網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線平均寬度為200 5000微米。
27.根據(jù)權(quán)利要求21至23任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格線 平均線寬是1 20微米。
28.根據(jù)權(quán)利要求17至26任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述第一類型為N型。
29.根據(jù)權(quán)利要求17至26任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述第一類型為PS。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體發(fā)光領(lǐng)域，提供一種分立發(fā)光二極管的外延片及其制造方法。一種分立發(fā)光二極管的外延片包括在襯底和外延層之間形成的網(wǎng)格導(dǎo)電層，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中形成用于引出電極的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述外延層是分立排布在第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中。所述外延片的制造方法包括在暴露于網(wǎng)格導(dǎo)電層之外的襯底上生長(zhǎng)一外延層，所述網(wǎng)格導(dǎo)電層是通過光刻工藝得到的。光刻工藝中的光刻膠層具有第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分布于第二網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中的第一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的分立發(fā)光二極管的外延片通過網(wǎng)格導(dǎo)電層可以實(shí)現(xiàn)電流垂直于外延層均勻分布，還可以提高晶體質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101877377SQ200910107169
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者張旺, 王強(qiáng), 胡紅坡, 蘇喜林, 謝春林 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司