專利名稱：Led發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電子發(fā)光器件制造領(lǐng)域，特別描述了一種電流擴(kuò)展均勻的LED或OLED芯片，它無需傳統(tǒng)的電流阻擋層就達(dá)到同樣的效果。
背景技術(shù)：
隨著以GaN(氮化鎵)材料P型摻雜的突破為起點(diǎn)的第三代半導(dǎo)體材料的興起，伴隨著以III族氮化物為基礎(chǔ)的高亮度發(fā)光二級(jí)管(Light Emitting Diode，LED)的技術(shù)突破，用于新一代綠色環(huán)保固體照明光源的氮化物L(fēng)ED正在成為新的研究熱點(diǎn)。目前，LED應(yīng)用的不斷升級(jí)以及市場對于LED的需求，使得LED正朝著大功率和高亮度的方向發(fā)展。高亮度大功率LED芯片面臨的主要問題是光效不如小功率，其主要原因是電流擴(kuò)展不均勻。由于LED芯片的P型GaN電阻遠(yuǎn)高于η型GaN,當(dāng)電流注入時(shí)，電流會(huì)集中在P型電極周圍，電流不均勻會(huì)導(dǎo)致芯片光效降低，這點(diǎn)在大電流注入時(shí)尤為顯著。為解決電流擁擠的問題，現(xiàn)有的技術(shù)是在電極和透明導(dǎo)電層(如ΙΤ0)下方增加一層電流阻擋層(圖1)，其材料通常是SiO2，厚度從數(shù)十納米到數(shù)百納米不等，由于電流阻擋層絕緣，注入電流不能直接向下，迫使其沿ITO橫向擴(kuò)展，達(dá)到增加電流擴(kuò)展的目的。電流阻擋層只在P型電極下方使用，一般不使用于η型電極，故圖1中只顯示P型電極周圍情況?，F(xiàn)有的SiO2電流阻擋層制作需要多道芯片工藝制程，包括PECVD生長SiO2、光刻圖形、BOE濕法腐蝕SiO2、去光刻膠等步驟，增加了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是簡化工藝、節(jié)約成本，不制作電流阻擋層，以更為簡化的工藝完成LED發(fā)光器件的制備。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種LED發(fā)光器件，包括:半導(dǎo)體襯底，所述的襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層，所述的P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域通過離子濺射或等離子轟擊造成損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性，所述的P型GaN層上形成有透明導(dǎo)電層以及P型電極，所述的P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述LED發(fā)光器件包括紫外、藍(lán)光、綠光、黃光或紅光外延片。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，以上適用的化合物表面不光包括GaN，也包括GaAs表面，也包括有機(jī)OLED材料表面。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制備以上所述的LED發(fā)光器件的制備方法，包括如下工藝步驟:
a)提供一半導(dǎo)體襯底，所述的半導(dǎo)體襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層；
b)通過光刻制作掩膜層，將P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域暴露出掩膜層外，其他區(qū)域仍有光刻膠覆蓋；
C)通過離子濺射或等離子轟擊暴露的P型GaN層造成P型GaN損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性；d)去除掩膜層，在所述的P型GaN層上形成透明導(dǎo)電層與P型電極，所述的P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)，按照正常工藝完成LED芯片的制作，只是無需制作電流阻擋層了。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，透明導(dǎo)電層可以是ΙΤ0，也可以NiAu或其他透明導(dǎo)電材料(如AZO等)，在此不再詳細(xì)描述。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的離子濺射包括純物理離子濺射，或者化學(xué)反應(yīng)濺射。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的化學(xué)反應(yīng)濺射通過化學(xué)反應(yīng)蝕刻部分表面層。作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，作為粒子轟擊的掩膜層，只要達(dá)到保護(hù)作用可以是光刻膠也可以是其他材料，在此不再詳細(xì)描述。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用粒子物理轟擊的方法，在需要阻擋電流的圖形部分造成P型GaN接觸電阻顯著上升，LED芯片工作時(shí)注入電流趨于橫向擴(kuò)展以避開該高電阻近絕緣區(qū)域，從而達(dá)到增加電流擴(kuò)展，緩解P型電極周圍電流擁擠的目的。相比傳統(tǒng)的電流阻擋層工藝，本方案簡化了工藝流程，節(jié)約了制作成本，以簡單的工藝代替了復(fù)雜的電流阻擋層工藝，對于降低芯片成本，提高量產(chǎn)產(chǎn)能具有重要的意義。


圖1是現(xiàn)有電流阻擋層的芯片設(shè)計(jì)，其示意性描述P型電極周圍；
圖2至圖5是本方案中無電流阻擋層的芯片工藝流程 圖2描述了在芯片表面P型GaN層上通過光刻，做出需要阻擋電流的圖形使之暴露，其余部分依舊由掩膜層(如光刻膠)覆蓋，物理轟擊暴露的P型GaN層；圖3描述了去除掩膜層，轟擊后的部分P型GaN呈現(xiàn)高電阻近絕緣特性；圖4描述了在P型GaN層上制作透明導(dǎo)電層；圖5描述了在透明導(dǎo)電層上制作P型電極，箭頭所示為電流擴(kuò)展效果；圖中:1:p型GaN ；2:電流阻擋層；3:透明導(dǎo)電層；4:呈現(xiàn)高阻狀態(tài)的P型GaN層；5:p型電極；6:掩膜層；7:粒子轟擊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖5所示，其示意性描述本實(shí)施例中LED發(fā)光器件P型電極周圍，其包括位于底部的半導(dǎo)體襯底，襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層1，P型GaN層I的表面上的預(yù)定區(qū)域通過離子濺射或等離子轟擊造成損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性，最終形成一塊呈現(xiàn)高阻狀態(tài)的P型GaN層區(qū)域4，P型GaN層I上形成有透明導(dǎo)電層3以及P型電極5，P型電極5與呈現(xiàn)高阻狀態(tài)的P型GaN層區(qū)域4的位置相對應(yīng)，箭頭所示為電流擴(kuò)展效果與原理。
上述LED發(fā)光器件包括紫外、藍(lán)光、綠光、黃光或紅光外延片，適用的化合物表面不光包括GaN,也包括GaAs表面，也包括有機(jī)OLED材料表面。參見附圖2至附圖5所示，以下提供一種用于制備上述LED發(fā)光器件的制備方法，包括如下工藝步驟:
a)首先提供一半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN 層；
b)通過光刻制作掩膜層，將P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域暴露出掩膜層外，其他區(qū)域仍有光刻膠覆蓋；
c)通過離子濺射或等離子轟擊暴露的P型GaN層造成P型GaN損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性；
d)去除掩膜層，在P型GaN層上形成透明導(dǎo)電層與P型電極，P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)，按照正常工藝完成LED芯片的制作，只是無需制作電流阻擋層了。值得注意的是，透明導(dǎo)電層可以是ΙΤ0，也可以NiAu或其他透明導(dǎo)電材料(如AZO等)，在此不再詳細(xì)描述。另外，離子濺射包括純物理離子濺射，或者化學(xué)反應(yīng)濺射，化學(xué)反應(yīng)甚至可以蝕刻部分表面層。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，作為粒子轟擊的掩膜層，只要達(dá)到保護(hù)作用可以是光刻膠也可以是其他材料，在此不再詳細(xì)描述。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用粒子物理轟擊的方法，在需要阻擋電流的圖形部分造成P型GaN接觸電阻顯著上升，LED芯片工作時(shí)注入電流趨于橫向擴(kuò)展以避開該高電阻近絕緣區(qū)域，從而達(dá)到增加電流擴(kuò)展，緩解P型電極周圍電流擁擠的目的。相比傳統(tǒng)的電流阻擋層工藝，本方案簡化了工藝流程，節(jié)約了制作成本，以簡單的工藝代替了復(fù)雜的電流阻擋層工藝，對于降低芯片成本，提高量產(chǎn)產(chǎn)能具有重要的意義。以上實(shí)施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED發(fā)光器件,包括:半導(dǎo)體襯底,所述的襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層，其特征在于:所述的P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域通過離子濺射或等離子轟擊造成損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性，所述的P型GaN層上形成有透明導(dǎo)電層以及P型電極，所述的P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的LED發(fā)光器件，其特征在于:所述LED發(fā)光器件包括紫外、藍(lán)光、綠光、黃光或紅光外延片。
3.根據(jù)權(quán)利2所述的LED發(fā)光器件，其特征在于:所述的LED發(fā)光器件的化合物表面包括GaN表面、GaAs表面或者有機(jī)OLED表面中任何一種。
4.一種用于制備如權(quán)利要求1或2或3所述的LED發(fā)光器件的制備方法，包括如下工藝步驟: a)提供一半導(dǎo)體襯底，所述的半導(dǎo)體襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層； b)通過光刻制作掩膜層，將P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域暴露出掩膜層外； c)通過離子濺射或等離子轟擊暴露的P型GaN層造成P型GaN損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的P型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性； d)去除掩膜層，在所述的P型GaN層上形成透明導(dǎo)電層與P型電極，所述的P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利4所述的LED發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:所述的透明導(dǎo)電層包括ITO、NiAu 或 AZO 材料。
6.根據(jù)權(quán)利4所述的LED發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:所述的離子濺射包括純物理離子濺射，或者化學(xué)反應(yīng)濺射。
7.根據(jù)權(quán)利6所述的LED發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:所述的化學(xué)反應(yīng)濺射通過化學(xué)反應(yīng)蝕刻部分表面層。
8.根據(jù)權(quán)利4所述的LED發(fā)光器件的制備方法，其特征在于:所述的掩膜層包括光刻膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種LED發(fā)光器件，包括半導(dǎo)體襯底，襯底上依次形成有N型GaN層、外延發(fā)光層和P型GaN層，P型GaN層的表面上的預(yù)定區(qū)域通過離子濺射或等離子轟擊造成損傷，或者通過離子注入的方式改變表面摻雜，以使該預(yù)定區(qū)域內(nèi)的p型GaN呈現(xiàn)接近絕緣的高接觸電阻特性，P型GaN層上形成有透明導(dǎo)電層以及P型電極，P型電極與預(yù)定區(qū)域的位置相對應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案簡化了工藝流程，節(jié)約了制作成本，以簡單的工藝代替了復(fù)雜的電流阻擋層工藝，對于降低芯片成本，提高量產(chǎn)產(chǎn)能具有重要的意義。
文檔編號(hào)H01L33/14GK103117344SQ201310044888
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者華斌, 孫智江 申請人:海迪科(南通)光電科技有限公司