專利名稱：一種氮化物發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子器件及照明領(lǐng)域，尤其是氮化物發(fā)光二極管芯片及其制備方法
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,簡稱LED)將成為下一代日常照明光源已成為世界各國政府、科技界及產(chǎn)業(yè)界的共識，是繼白熾燈，熒光燈之后的21世紀(jì)新一代“綠色照明”光源。它具有節(jié)能環(huán)保、壽命長、體積小和色彩豐富等許多優(yōu)點，其作為日常照明光源的實現(xiàn)將產(chǎn)生極大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)光二極管芯片是二極管的核心部分，它是靠電子和空穴的復(fù)合來發(fā)光，因此在整個運作工程中，電流在器件中的分布和擴(kuò)展對整個芯片的性能乃至最終的器件性能都有著很重要的影響。目前商品化的用于白光照明的LED芯片主要是采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,M0CVD)的方式在 Al2O3 上生長 GaN。由于Al2O3襯底不導(dǎo)電，因此作為P型和N型歐姆接觸電極都只能制作在芯片的同一側(cè)。而無論是N-GaN層還是P-GaN層的橫向電阻與金屬而至一些金屬氧化物相比都是不能忽略的。這會導(dǎo)致靠近P、N電極焊盤的地方電流擁擠，嚴(yán)重影響到器件的性能。目前采用的解決方案，一般有采用Ni/Au、IT0、ZnO等作為P型歐姆接觸及透明電極擴(kuò)展層，優(yōu)化P、N焊線電極形狀，制作電流阻擋層等。制作優(yōu)化的P、N焊線電極使用更多的金屬電極是有效改善電流擴(kuò)展的方法，但缺點是金屬電極會吸收光，影響器件光效。在已經(jīng)公開的專利CN 102522472 A《具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法》中采用離子轟擊的辦法制作電流阻擋層用以改善P-GaN的電流分布；CN 101969089 A《一種具有電流阻擋層氮化鎵基發(fā)光二極管的制作方法》中采用非摻雜的GaN作為電流阻擋層用以改善P-GaN的電流分布；CN 101937958 A《高光提取效率氮化鎵基發(fā)光二極管的制備方法》中采用在N-GaN上也制作透明導(dǎo)電層以改善N-GaN的電流擴(kuò)展，同時減小金屬電極吸光導(dǎo)致的光效降低。通過實踐和生產(chǎn)實踐證明以上方式都在改善P-GaN或N-GaN的電流擴(kuò)展方面起到了良好的作用，提高了芯片的光效和穩(wěn)定性。但是CN 102522472 A及CN 101969089 A只是改善了 P焊線電極附近的電流擁擠現(xiàn)象，且工藝較為復(fù)雜；而CN 101937958 A可以有效地改進(jìn)N-GaN的電流擴(kuò)展也減少了焊線電極的遮蔽效應(yīng)，但工藝制作上裸露的PN結(jié)上蒸鍍透明電極并進(jìn)行腐蝕，雖然經(jīng)過嚴(yán)格的控制也能滿足生產(chǎn)要求，但經(jīng)過統(tǒng)計其器件在反向漏電上的不良率要明顯偏高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述LED芯片及其制作方法中的不足，本發(fā)明旨在提供一種具有良好電流擴(kuò)展性能、高光效的LED芯片及其制作方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種氮化物發(fā)光二極管的制備方法，包括如下步驟:在襯底上依次生長N型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層；去除部分P型氮化物層和發(fā)光層，直至暴露出N型氮化物層；在P型氮化物表面形成電流阻擋層；在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的表面形成透明電極；在透明電極表面制作焊線電極，并且P型氮化物層表面的焊線電極的位置與P型氮化物層表面的電流阻擋層位置相對應(yīng)。可選的，在制作透明電極的同時，還在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的交界處形成PN結(jié)保護(hù)層
可選的，PN結(jié)保護(hù)層和電流阻擋層材料各自獨立地選自于氧化硅、氮化硅、氧化鈦、和氧化鋁中的一種或多種的組合?？蛇x的，透明電極的材料選自于Ni/Au、ITOJP ZnO中的一種或多種的組合。可選的，采用濕法腐蝕工藝形成透明電極，所述濕法腐蝕的所采用的腐蝕液選自于FeCl3和HCl混合溶液，王水、CH3COOH和王水混合溶液，I2和KI混合溶液，以及HF和NH4F混合溶液中的任意一種。可選的，焊線電極的材料選自于Cr/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Pd/Au、Ti/Al、Ti/Au、Ti/Al/Ti/Al、和 Ti/Al/Cr/Au 中的任意一種。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種氮化物發(fā)光二極管，包括:襯底、在襯底表面逐層設(shè)置的緩沖層、N型氮化物層、發(fā)光層、和P型氮化物層，發(fā)光層和P型氮化物層設(shè)置有窗口以暴露出部分的N型氮化物層，P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層表面設(shè)置有導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜的表面設(shè)置有焊線電極，并且在P型氮化物層和導(dǎo)電薄膜，與焊線電極對應(yīng)的位置進(jìn)一步設(shè)置有調(diào)節(jié)電流分布的電流阻擋層，以使流過P型氮化物層的電流分布更為均勻?？蛇x的，在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的交界處設(shè)置有PN結(jié)保護(hù)層以降低PN結(jié)的側(cè)向漏電。本發(fā)明通過在與焊線電極對應(yīng)的位置進(jìn)一步設(shè)置有調(diào)節(jié)電流分布的電流阻擋層，使電流在LED中較為均勻的傳輸，避免了電流擁擠現(xiàn)象，又避免了傳統(tǒng)芯片中大面積N電極金屬對光的遮蔽和吸收
進(jìn)一步地，設(shè)置有PN結(jié)保護(hù)層通過在同時也克服了 LED芯片制作過程中由于對透明導(dǎo)電膜層的選擇性腐蝕不徹底帶來的漏電問題，進(jìn)而提高了 LED芯片光效和穩(wěn)定性，且PN結(jié)保護(hù)層與電流阻擋層系通過同一光刻和腐蝕的步驟形成，故不會提高工藝復(fù)雜程度。


圖1至附圖5是本發(fā)明實施例所述氮化物發(fā)光二極管制作方法工藝示意圖。圖6是本發(fā)明實施例制作的氮化物發(fā)光二極管的俯視圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。一種氮化鎵發(fā)光二極管制備方法的實施例，包括以下主要工藝步驟:
1、參考附圖1，首先在襯底68上依次生長緩沖層67、N-GaN層64、發(fā)光層66、P-GaN層63，完成外延片的生長，所述襯底68可以是藍(lán)寶石襯底，緩沖層67是為了避免異質(zhì)外延帶來的應(yīng)力而加入的可選層。2、參考附圖2，通過光刻制作光刻膠掩膜圖形，并使用電感耦合等離子體(ICP，inductively couple plasma)刻蝕設(shè)備采用Cl2和BCl3作為刻蝕氣體對外延片表面進(jìn)行選擇性刻蝕，去除部分P-GaN層63和發(fā)光層66，直至暴露出N-GaN層64。3、參考附圖3,通過等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD, Plasma enhanced chemicalvapor deposition)設(shè)備在P-GaN層63、發(fā)光層66和暴露出來的N-GaN層64的表面沉積絕緣薄膜，材料可以是氮化硅、氧化鈦、氧化鋁中的一種或多種的組合，本實施例為SiO2，厚度例如可以是50nm，并通過光刻完成掩膜制作，通過HF和NH4F或者對應(yīng)的選擇性腐蝕混合溶液濕法腐蝕工藝選擇性去除部分絕緣薄膜，留下部分作為電流阻擋層652以調(diào)節(jié)LED內(nèi)部的電流更為均勻，并且還可以進(jìn)一步在N-GaN層64和P-GaN層63之間保留PN結(jié)保護(hù)層651以降低PN結(jié)的側(cè)向漏電。本步驟的絕緣薄膜也可以代之以通過真空電子束蒸發(fā)設(shè)備沉積的Al2O3薄膜，厚度例如可以是lOOnm，該材料可以通過剝離工藝選擇性去除。4、參考附圖4，采用真空電子束蒸發(fā)鍍膜的方式蒸鍍的透明電極，例如ITO膜，厚度例如可以是300nm，并通過光刻工藝完成掩膜制作后，用FeCl3和HCl混合溶液去除部分ITO膜，使得作為N-GaN和P-GaN電流擴(kuò)展的透明導(dǎo)電層彼此分離開，N-GaN上的ITO膜層為611，P-GaN上的ITO膜層為612。本步驟的ITO薄膜也可以代之以采用真空電子束蒸發(fā)鍍膜的方式蒸鍍的ZnO或者Ni/Au膜，后續(xù)的腐蝕液可以采用是選自于王水、CH3COOH和王水混合溶液，I2和KI混合溶液，以及HF和NH4F混合溶液中的任意一種。5、將外延片置入退火爐中完成合金。6、參考附圖5，在P-GaN層63和N-GaN層64的表面制作焊線電極62，電極金屬材料選自于 Cr/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Pd/Au、Ti/Al、Ti/Au、Ti/Al/Ti/Al、和 Ti/Al/Cr/Au 中的任意一種，本實施例為Cr/Pt/Au，并完成鈍化層的制作。7、經(jīng)過研磨減薄、切割完成芯片制作。附圖6是附圖5所示結(jié)構(gòu)的俯視圖，參考附圖5和附圖6，所述發(fā)光二極管包括:襯底68，襯底逐層設(shè)置緩沖層67、N-GaN層64、發(fā)光層66、P-GaN層63，發(fā)光層66和P-GaN層63設(shè)置有窗口以暴露出部分的N-GaN層64，P-GaN層63和暴露出的N-GaN層64表面設(shè)置有導(dǎo)電薄膜，例如ITO薄膜或者ZnO薄膜，在導(dǎo)電薄膜的表面進(jìn)一步設(shè)置有焊線電極62。在P-GaN層63和暴露出的N-GaN層64的交界處設(shè)置有PN結(jié)保護(hù)層651以降低PN結(jié)的側(cè)向漏電，并且在P-GaN層63和ITO膜層612之間，與焊線電極62對應(yīng)的位置進(jìn)一步設(shè)置有調(diào)節(jié)電流分布的電流阻擋層652，以使流過P-GaN層63的電流分布更為均勻。
權(quán)利要求
1.一種氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 在襯底上依次生長N型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層； 去除部分P型氮化物層和發(fā)光層，直至暴露出N型氮化物層； 在P型氮化物表面形成電流阻擋層； 在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的表面形成透明電極； 在透明電極表面制作焊線電極，并且P型氮化物層表面的焊線電極的位置與P型氮化物層表面的電流阻擋層位置相對應(yīng)。
2.按權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，在制作透明電極的同時，還在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的交界處形成PN結(jié)保護(hù)層。
3.按權(quán)利要求2所述的氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，PN結(jié)保護(hù)層和電流阻擋層材料各自獨立地選自于氧化硅、氮化硅、氧化鈦、和氧化鋁中的一種或多種的組口 o
4.按權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，透明電極的材料選自于Ni/Au、ITOJP ZnO中的一種或多種的組合。
5.按權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，采用濕法腐蝕工藝形成透明電極，所述濕法腐蝕所采用的腐蝕液選自于FeCl3和HCl混合溶液，王水、CH3COOH和王水混合溶液，I2和KI混合溶液，以及HF和NH4F混合溶液中的任意一種。
6.按權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，焊線電極的材料選自于 Cr/Au、Cr/Pt/Au、Cr/Pd/Au、Ti/Al、Ti/Au、Ti/Al/Ti/Al、和 Ti/Al/Cr/Au 中的任意一種。
7.一種氮化物發(fā)光二極管，包括:襯底、在襯底表面逐層設(shè)置的緩沖層、N型氮化物層、發(fā)光層、和P型氮化物層，發(fā)光層和P型氮化物層設(shè)置有窗口以暴露出部分的N型氮化物層，P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層表面設(shè)置有導(dǎo)電薄膜，導(dǎo)電薄膜的表面設(shè)置有焊線電極，其特征在于: 在P型氮化物層和導(dǎo)電薄膜，與焊線電極對應(yīng)的位置進(jìn)一步設(shè)置有調(diào)節(jié)電流分布的電流阻擋層，以使流過P型氮化物層的電流分布更為均勻。
8.按權(quán)利要求7所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于，在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的交界處設(shè)置有PN結(jié)保護(hù)層以降低PN結(jié)的側(cè)向漏電。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氮化物發(fā)光二極管的制備方法，包括如下步驟在襯底上依次生長N型氮化物層、發(fā)光層、P型氮化物層；去除部分P型氮化物層和發(fā)光層，直至暴露出N型氮化物層；在P型氮化物表面形成電流阻擋層；在P型氮化物層和暴露出的N型氮化物層的表面形成透明電極；在透明電極表面制作焊線電極，并且P型氮化物層表面的焊線電極的位置與P型氮化物層表面的電流阻擋層位置相對應(yīng)。本發(fā)明的優(yōu)點在于使電流較為均勻的傳輸，避免了電流的擁擠現(xiàn)象，又避免了傳統(tǒng)芯片中大面積N電極金屬對光的遮蔽和吸收，同時也克服了漏電問題。
文檔編號H01L33/14GK103094442SQ201310038258
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者鄭遠(yuǎn)志, 康建, 徐琦, 陳靜, 盛成功 申請人:馬鞍山圓融光電科技有限公司