高效發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效提高發(fā)光二極管發(fā)光效率的高效發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵（GaN)基材料制得的發(fā)光二極管具有節(jié)能、環(huán)保、冷光源、顯色指數(shù)高、響應(yīng)速度快、體積小和工作壽命長等突出優(yōu)點。氮化鎵（GaN)基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中的氮化鎵層包括N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光層和P型氮化鎵層，其中的P型氮化鎵層上還蒸鍍有透明導(dǎo)電薄膜。
[0003]氮化鎵（GaN)基發(fā)光二極管發(fā)光效率與內(nèi)量子效率關(guān)系密切，而隨著透明導(dǎo)電薄膜性能越來越高，其電流擴展性能也越來越好，在發(fā)光二極管制備過程中，易導(dǎo)致透明導(dǎo)電膜橫向電流經(jīng)P型氮化鎵層，再通過多量子阱發(fā)光層的局部密度過大，從而導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降，發(fā)光二極管發(fā)光效率降低。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述缺陷，本實用新型旨在提供一種高效發(fā)光二極管，其在現(xiàn)有氮化鎵（GaN)基發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上，通過對透明導(dǎo)電薄膜上橫向電流過度擴展的限制，使通過多量子阱發(fā)光層的電流密度均勻，從而提高內(nèi)量子效率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0005]該高效發(fā)光二極管的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0006]所述高效發(fā)光二極管，包括襯底，外延生長于襯底上的氮化鎵層，采用電子束蒸發(fā)蒸鍍于氮化鎵層表面的透明導(dǎo)電薄膜，所述透明導(dǎo)電薄膜上自透明導(dǎo)電薄膜上端面向下端面方向刻蝕有限流孔。
[0007]進一步的，所述限流孔貫通透明導(dǎo)電薄膜上、下端面。
[0008]進一步的，所述限流孔的橫截面為圓形、弧形或者矩形中的任一種。
[0009]進一步的，所述透明導(dǎo)電薄膜上的限流孔至少有一個。
[0010]具體而言，本高效發(fā)光二極管中的襯底可以為藍寶石襯底、SiC襯底或者Si襯底。
[0011]具體而言，本高效發(fā)光二極管中的氮化鎵層包括N型氮化鎵層、多量子阱發(fā)光層和P型氮化鎵層，N型氮化鎵層位于襯底上，多量子阱發(fā)光層位于N型氮化鎵層上，P型氮化鎵層位于多量子阱發(fā)光層上。
[0012]本實用新型所提供的高效發(fā)光二極管，在現(xiàn)有氮化鎵（GaN)基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上有所改進，其通過在透明導(dǎo)電薄膜上增加限流孔，對透明導(dǎo)電薄膜相應(yīng)區(qū)域進行減薄或刻蝕透處理，來限制透明導(dǎo)電薄膜上橫向電流的過度擴展，使通過多量子阱發(fā)光層的電流密度均勻，從而提高內(nèi)量子效率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0013]構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0014]圖I是本實用新型所述高效發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)縱剖示意圖；
[0015]圖2是圖I中刻蝕出N型電極區(qū)后的縱剖示意圖；
[0016]圖3是圖2中的透明導(dǎo)電薄膜上刻蝕限流孔后的縱剖示意圖；
[0017]圖4是圖2中的透明導(dǎo)電薄膜上刻蝕限流孔，并且限流孔貫通透明導(dǎo)電薄膜上、下端面縱剖示意圖；
[0018]圖5是圖3上端面覆蓋有保護層的縱剖示意圖；
[0019]圖6是蒸鍍N型電極、P型電極后的本高效發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)縱剖示意圖；
[0020]圖7、8、9、10是本高效發(fā)光二極管限流孔的不同具體實施例俯視角度示意圖。
[0021]附圖標記說明：
[0022]圖中：1.襯底、2.氮化鎵層、3.透明導(dǎo)電薄膜、4. N型電極區(qū)、5.保護層、6. N型電極、7. P型電極、8.限流孔、21. N型氮化鎵層、22.多量子阱發(fā)光層、23. P型氮化鎵層。
【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0024]下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。
[0025]本實用新型所述高效發(fā)光二極管，針對現(xiàn)有氮化鎵（GaN)基發(fā)光二極管因透明導(dǎo)電薄膜3橫向電流經(jīng)P型氮化鎵層23，再通過多量子阱發(fā)光層22的局部密度過大，而導(dǎo)致的內(nèi)量子效率下降，發(fā)光二極管發(fā)光效率降低問題，做了相應(yīng)的技術(shù)改進，如圖I所示，本高效發(fā)光二極管包括襯底1，具體而言，所述襯底I可以為藍寶石襯底、SiC襯底或者Si襯底，其中藍寶石襯底為主流襯底材料；外延生長于襯底I上的氮化鎵層2，具體而言，本高效發(fā)光二極管中的氮化鎵層2包括N型氮化鎵層21、多量子阱發(fā)光層22和P型氮化鎵層23，N型氮化鎵層21位于襯底I上，多量子阱發(fā)光層22位于N型氮化鎵層21上，P型氮化鎵層23位于多量子阱發(fā)光層22上；采用電子束蒸發(fā)蒸鍍于氮化鎵層2表面的透明導(dǎo)電薄膜3，具體而言，所述透明導(dǎo)電薄膜3可以為NiAu薄膜、ITO薄膜或者ZnO薄膜；所述透明導(dǎo)電薄膜3上自透明導(dǎo)電薄膜3上端面向下端面方向刻蝕有限流孔8，如圖3、4所示，限流孔8的孔深可以有多種選擇，乃至于限流孔8貫通透明導(dǎo)電薄膜3上、下端面，將透明導(dǎo)電薄膜3刻蝕透，露出下面的氮化鎵層2，具體的，露出P型氮化鎵層23，通過對透明導(dǎo)電薄膜3相應(yīng)區(qū)域進行減薄或刻蝕透處理，來限制透明導(dǎo)電薄膜上橫向電流的過度擴展，使通過多量子阱發(fā)光層的電流密度均勻，從而提高內(nèi)量子效率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
[0026]進一步的，所述限流孔8的橫截面可以為圓形、弧形或者矩形中的任一種，也可以為其中的任意幾種組合而成，也可以為其他形狀。
[0027]更進一步的，所述透明導(dǎo)電薄膜3上的限流孔8至少有一個，其形狀、尺寸、間距、孔深均不作限制性要求。
[0028]圖7中，透明導(dǎo)電薄膜3上刻蝕有一定數(shù)量的限流孔8，其橫截面為圓形；圖8中，透明導(dǎo)電薄膜3上也刻蝕有一定數(shù)量的限流孔8，其橫截面為圓形或者矩形，且矩形尺寸不一；圖9中，透明導(dǎo)電薄膜3上也刻蝕有一定數(shù)量的限流孔8，其橫截面為兩種直徑的圓形；圖10中，透明導(dǎo)電薄膜3上刻蝕有一個限流孔8，其橫截面為矩形。
[0029]本實用新型所述高效發(fā)光二極管的制備方法，其制備步驟中包括相應(yīng)的在透明導(dǎo)電薄膜3上刻蝕限流孔8工序。
[0030]所述高效發(fā)光二極管的制備方法包括以下步驟：
[0031]I)、在襯底I上依次外延生長氮化鎵層2的N型氮化鎵層21、多量子阱發(fā)光層22和P型氮化鎵層23 ；
[0032]2)、在P型氮化鎵層23上采用電子束蒸發(fā)的方法蒸鍍透明導(dǎo)電薄膜3 ;
[0033]3)、在透明導(dǎo)電薄膜3的一端刻蝕露出氮化鎵層2的N型氮化鎵層，即為N型電極區(qū)4，如圖2所示；
[0034]4)、在透明導(dǎo)電薄膜3上自透明導(dǎo)電薄膜3上端面向下端面方向刻蝕限流孔8 ;
[0035]5)、在刻蝕有限流孔8的透明導(dǎo)電薄膜3及N型電極區(qū)4上覆蓋生長一層保護層5，優(yōu)選的為SiO2保護層，具體而言，其可以采用PECVD蒸鍍SiO2保護層，如圖5所示；
[0036]6)、將N型電極區(qū)4上的保護層5腐蝕出與N型電極6尺寸相匹配的區(qū)域，使N型電極區(qū)4露出，在該區(qū)域蒸鍍N型電極6 ;
[0037]7)、將透明導(dǎo)電薄膜3上的保護層5腐蝕出與P型電極7尺寸相匹配的區(qū)域，使P型氮化鎵層23露出，在該區(qū)域蒸鍍P型電極7。
[0038]具體而言，如圖6所示，上述步驟6)、7)中，采用BOE腐蝕SiO2保護層，再采用電子束蒸發(fā)設(shè)備蒸鍍N型電極6和P型電極7，剝離去膠，然后在N2氣氛中300°C退火10分鐘即可。
[0039]上述刻蝕方法濕法刻蝕或者干法刻蝕均可，例如上述步驟3)中，在透明導(dǎo)電薄膜3的一端涂膠、曝光、顯影，再使用刻蝕液刻蝕掉該端的透明導(dǎo)電薄膜3，再采用ICP設(shè)備刻蝕出N型電極區(qū)4，最后去除光刻膠；再例如上述步驟4)中，在透明導(dǎo)電薄膜3的一端涂膠、曝光、顯影，再使用刻蝕液刻蝕出根據(jù)實際需要確定的限流孔8，再在N2氣氛中退火，退火溫度為 500 °C ?600 °C。
[0040]與本實用新型所述高效發(fā)光二極管相對應(yīng)，進一步的，本高效發(fā)光二極管的制備方法步驟4)中，限流孔8貫通透明導(dǎo)電薄膜3上、下端面。
[0041]與本實用新型所述高效發(fā)光二極管相對應(yīng)，進一步的，本高效發(fā)光二極管的制備方法步驟4)中，限流孔8的橫截面為圓形、弧形或者矩形中的一種或幾種。
[0042]與本實用新型所述高效發(fā)光二極管相對應(yīng)，進一步的，本高效發(fā)光二極管的制備方法步驟4)中，透明導(dǎo)電薄膜3上的限流孔8至少有一個。
[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高效發(fā)光二極管，包括襯底(1)，外延生長于襯底(I)上的氮化鎵層(2)，采用電子束蒸發(fā)蒸鍍于氮化鎵層(2)表面的透明導(dǎo)電薄膜(3)，其特征在于:所述透明導(dǎo)電薄膜(3)上自透明導(dǎo)電薄膜(3)上端面向下端面方向刻蝕有限流孔(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述限流孔(8)貫通透明導(dǎo)電薄膜(3)上、下端面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述限流孔(8)的橫截面為圓形、弧形或者矩形中的任一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述透明導(dǎo)電薄膜(3)上的限流孔(8)至少有一個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述襯底(I)為藍寶石襯底、SiC襯底或者Si襯底。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效發(fā)光二極管，其特征在于:所述氮化鎵層(2)包括N型氮化鎵層(21)、多量子阱發(fā)光層(22)和P型氮化鎵層(23)，N型氮化鎵層(21)位于襯底(I)上，多量子阱發(fā)光層(22)位于N型氮化鎵層(21)上，P型氮化鎵層(23)位于多量子阱發(fā)光層(22)上。
【專利摘要】本實用新型所述高效發(fā)光二極管，其包括襯底，外延生長于襯底上的氮化鎵層，采用電子束蒸發(fā)蒸鍍于氮化鎵層表面的透明導(dǎo)電薄膜，所述透明導(dǎo)電薄膜上自透明導(dǎo)電薄膜上端面向下端面方向刻蝕有限流孔；限流孔貫通透明導(dǎo)電薄膜上、下端面；限流孔的橫截面為圓形、弧形或者矩形中的任一種；透明導(dǎo)電薄膜上的限流孔至少有一個。本高效發(fā)光二極管，在現(xiàn)有氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過在透明導(dǎo)電薄膜上增加限流孔，對透明導(dǎo)電薄膜相應(yīng)區(qū)域進行減薄或刻蝕透處理，來限制透明導(dǎo)電薄膜上橫向電流的過度擴展，使通過多量子阱發(fā)光層的電流密度均勻，從而提高內(nèi)量子效率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【IPC分類】H01L33/14
【公開號】CN204696143
【申請?zhí)枴緾N201520456605
【發(fā)明人】易漢平, 王立彬
【申請人】天津?qū)氎孀锨G科技有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月29日