專利名稱：一種大功率GaN基發光二極管結構及其制作方法
技術領域：
本發明涉及光電技術領域，特別是大功率GaN基發光二極管結構及其制作方法。
背景技術：
基于寬禁帶半導體材料的發光器件一直是半導體光電子學領域研究和開發的重點。特別是以III-V族氮化物材料為代表藍綠色發光二極管的研制成功，使得發光二極管可以實現全色彩發光，并逐步邁向白光照明時代。發光二極管由于具有低能耗、長壽命、重量輕、體積小等優點，目前已廣泛應用于信號顯示、顯示器背光源、交通信號指示、戶外廣告顯示屏以及景觀照明等領域。但從目前的實際情況來看，大功率發光二極管在民用照明市場的廣泛應用仍存在技術和價格等方面的諸多問題，在這些問題中，最重要的就是大注入電流條件下發光二極管的發光效率和熱穩定性問題。目前，大功率GaN基發光二極管的通常制作方法是，采用叉指型電極結構，利用刻蝕的方法形成N型電極接觸區域，然后制備P型和N型歐姆接觸電極，最后進行襯底的減薄并切割成單個的GaN基LED芯片。由于P型GaN載流子濃度偏低，注入電流不能有效的轉化為過剩載流子，使得正面出光的LED器件中P型歐姆接觸問題一直是一個技術難點。為了使注入電流在P型和N型電極之間均勻擴展，P型電極應覆蓋較大面積的P型GaN層，但是過大的P型電極面積又會對有源層出射光線產生遮擋，造成低的出光效率，而如果工作電流分布不均勻往往會造成燒毀電極并影響產品的性能。已公開中國專利CN1624940A“大功率氮化鎵基發光二極管的制作方法”提出了一種利用空氣橋技術制備大功率氮化鎵基發光二極管管芯的方法，該方法需要利用干法刻蝕技術將大面積管芯分隔成小面積的管芯，然后利用空氣橋技術將每個小面積管芯的P電極連接起來，這樣的制作方法增加了芯片制程工藝難度，降低了產品良率，難以進行大規模的量產。發明目的為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種大功率GaN基發光二極管結構及其制作方法。它能有效提高大電流注入情況下的電流注入效率，從而提高發光二極管器件的發光效率和可靠性。為了達到上述發明目的，本發明的技術方案以如下方式實現一種大功率GaN基發光二極管結構，它包括襯底和在襯底上依次外延生長的N型氮化鎵層、有源發光層、P型氮化鎵層。P型氮化鎵層的上方為透明導電層，透明導電層上的一端置有P型電極，N型氮化鎵層上、與P型電極相對的另一端置有N型電極。其結構特點是，所述透明導電層分隔成為多個小面積的導電層塊，各導電層塊之間用金屬電極連接起來并且都連接到P型電極。在上述大功率GaN基發光二極管結構中，所述導電層塊形狀為正方形、長方形、平行四邊形或者以及其它任意形狀的小面積結構。一種大功率GaN基發光二極管結構的制作方法，其步驟為I)在襯底上用金屬有機化合物化學氣相淀積技術分別外延生長N型氮化鎵層、有源發光層和、P型氮化鎵層；2)利用光刻和干法刻蝕技術刻蝕出N型接觸氮化鎵區；3)利用光刻和蒸發的方法在P型氮化鎵層上制備透明導電層；4)利用刻蝕技術將大面積的透明導電層分隔成為多個小面積的導電層塊；5)利用光刻和蒸發的方法制備P型電極和N型電極，并制備金屬電極將各導電層塊之間連接起來；6)將襯底從背面進行減薄，并將大功率GaN基發光二極管沿設計好的分割道分割成單個管芯。本發明由于采用了上述結構和方法，將發光二極管P型GaN表面的透明導電層分 隔成為多個小面積的導電層塊，并再將各導電層塊之間用金屬電極進行連接，利用透明導電層與P型GaN之間良好的歐姆接觸特性，可以獲得更高的電流注入效率和更均勻的電流分布，提高發光二極管器件在大注入電流條件下的發光效率和可靠性。同時，該方法工藝簡單，成品率高，適用于進行大規模工業量產。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖I為本發明的結構示意圖；圖2為圖I的俯視結構示意圖。
具體實施例方式參看圖I和圖2，本發明大功率GaN基發光二極管結構包括襯底11和在襯底11上依次外延生長的N型氮化鎵層121、有源發光層122、P型氮化鎵層123。P型氮化鎵層123的上方為透明導電層13，透明導電層13上的一端置有P型電極141，N型氮化鎵層121上、與P型電極141相對的另一端置有N型電極142。透明導電層13分隔成為多個小面積的導電層塊131，各導電層塊131之間用金屬電極132連接起來并且都連接到P型電極141。導電層塊131的形狀為正方形、長方形、平行四邊形或者以及其它任意形狀的小面積結構。本發明大功率GaN基發光二極管結構的制作方法步驟為I)在襯底11上用金屬有機化合物化學氣相淀積技術分別外延生長N型氮化鎵層121、有源發光層122和、P型氮化鎵層123 ；2)利用光刻和干法刻蝕技術刻蝕出N型接觸氮化鎵區；3)利用光刻和蒸發的方法在P型氮化鎵層123上制備透明導電層13 ；4)利用刻蝕技術將大面積的透明導電層13分隔成為多個小面積的導電層塊131 ；5)利用光刻和蒸發的方法制備P型電極141和N型電極142,并制備金屬電極132將各導電層塊131之間連接起來；6)將襯底11從背面進行減薄，并將大功率GaN基發光二極管沿設計好的分割道分割成單個管芯。在本發明制作過程中，襯底11 一般由晶格常數與發光結構相匹配的材料構成，例如，對于GaN基發光二極管材料,該襯底11 一般為藍寶石Al2O3O透明導電層13由可以透光且可使電流均勻分散的材料構成，例如銦錫氧化物Ι 。P型電極141和N型電極142以及各小面積的導電層塊131之間的金屬電極132由鋁、銀、鉻、 鎳、鉬、金等金屬構成。
權利要求
1.一種大功率GaN基發光二極管結構，它包括襯底(11)和在襯底(11)上依次外延生長的N型氮化鎵層(121)、有源發光層(122)、P型氮化鎵層(123)，P型氮化鎵層(123)的上方為透明導電層(13)，透明導電層(13)上的一端置有P型電極(141)，N型氮化鎵層(121)上、與P型電極(141)相對的另一端置有N型電極(142);其特征在于，所述透明導電層(13)分隔成為多個小面積的導電層塊(131)，各導電層塊(131)之間用金屬電極(132)連接起來并且都連接到P型電極(141)。
2.根據權利要求I所述的大功率GaN基發光二極管結構，其特征在于，所述導電層塊(131)形狀為正方形、長方形、平行四邊形或者以及其它任意形狀的小面積結構。
3.一種大功率GaN基發光二極管結構的制作方法，其步驟為 1)在襯底(11)上用金屬有機化合物化學氣相淀積技術分別外延生長N型氮化鎵層(121)、有源發光層(122)和、P型氮化鎵層(123)； 2)利用光刻和干法刻蝕技術刻蝕出N型接觸氮化鎵區； 3)利用光刻和蒸發的方法在P型氮化鎵層(123)上制備透明導電層(13)； 4)利用刻蝕技術將大面積的透明導電層(13)分隔成為多個小面積的導電層塊(131)； 5)利用光刻和蒸發的方法制備P型電極(141)和N型電極(142)，并制備金屬電極(132)將各導電層塊(131)之間連接起來與P型電極(141)相接； 6)將藍寶石襯底(11)從背面進行減薄，并將大功率GaN基發光二極管沿設計好的分割道分割成單個管芯。
全文摘要
一種大功率GaN基發光二極管結構及其制作方法，涉及光電技術領域。本發明結構包括襯底和在襯底上依次外延生長的N型氮化鎵層、有源發光層、P型氮化鎵層。P型氮化鎵層的上方為透明導電層，透明導電層上的一端置有P型電極，N型氮化鎵層上、與P型電極相對的另一端置有N型電極。其結構特點是，所述透明導電層分隔成為多個小面積的導電層塊，各導電層塊之間用金屬電極連接起來并且都連接到P型電極。同現有技術相比，本發明能有效提高大電流注入情況下的電流注入效率，從而提高發光二極管器件的發光效率和可靠性。
文檔編號H01L33/38GK102903818SQ20111021137
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者吳東海, 李志翔 申請人:南通同方半導體有限公司