專利名稱：一種氮化物led結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]發(fā)光二極管(LED)是一種能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的結(jié)構(gòu)型電致發(fā)光的半導(dǎo)體 器件。氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管作為固態(tài)光源一經(jīng)出現(xiàn)便以其高效率、長壽命、節(jié)能環(huán) 保、體積小等優(yōu)點被譽為繼愛迪生實用新型電燈后人類照明史上的又一次革命，成為國際 半導(dǎo)體和照明領(lǐng)域研發(fā)與產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點。以氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵 (AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGaInN)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，它們覆蓋了從紫外光到紅外光的光譜范圍，是制造藍(lán)光、綠光和白光發(fā)光 器件的理想材料。[0003]現(xiàn)有常規(guī)的GaN基發(fā)光器件，其結(jié)構(gòu)為在藍(lán)寶石襯底上外延生長η型GaN層、有源 層和P型GaN層。在P型GaN的上表面設(shè)置ρ電極和在η型GaN層的上表面設(shè)置η電極。 P電極和η電極位于藍(lán)寶石襯底的同一側(cè)。半導(dǎo)體發(fā)光器件工作室的電流從ρ電極流經(jīng)P 型GaN層、有源層、η型GaN層到達(dá)η電極。由于電流在η型GaN層中橫向流動會造成電流 密度分布不均勻，這種電流密度分布的不均勻不利于大電流的注入以及發(fā)光器件功率的提 聞。[0004]有專利文獻(xiàn)顯示，為改善LED器件的出光效率，現(xiàn)在人們在其外延結(jié)構(gòu)中加入了 金屬反射層，如圖1所示:該結(jié)構(gòu)由下而上依次為藍(lán)寶石襯底101、金屬反射層102、緩沖層 (包括未摻雜GaN層)103、η型層104、有源層105、ρ型層106、透明導(dǎo)電層107以及ρ電極 108和η電極109。所述結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑸湎蛞r底方向的光反射回來，從而提高出光效率。但是， 由于所述金屬反射層102整個面上鍍上了金屬，從而導(dǎo)致在其上生長的外延層缺陷很多， 極大地影響了外延層的晶體質(zhì)量。此外，電流從η型層到η電極的過程中會產(chǎn)生電流擁堵， 從而導(dǎo)致發(fā)熱，這些都會影響LED器件的光學(xué)和電學(xué)性能。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的是要解決上述問題，提供一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，它可以有效地 改善η型層中的電流分布，從而降低發(fā)熱，改善LED器件的性能。[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案如下。[0007]一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，在襯底的一面包括金屬反射層、緩沖層(包括未摻雜GaN 層)、η型層、有源層、ρ型層、透明導(dǎo)電層、ρ電極和η電極，在所述ρ型層上形成透明導(dǎo)電層， 在所述透明導(dǎo)電層上制作P電極，其特征是，蝕刻外延結(jié)構(gòu)(包括緩沖層、η型層、有源層、ρ 型層和透明導(dǎo)電層)直至接近露出或者露出金屬反射層，在所述金屬反射層上制作η電極； 所述金屬反射層為厚250 1500nm、具有圖形空隙的結(jié)構(gòu)層；所述η電極與所述金屬反射 層為直接連接或者虛接。[0008]進(jìn)一步，所述金屬反射層的圖形空隙包括圓形、條形、正方形、長方形或六邊形。[0009]可選的，所述的金屬反射層的鍍層材料包括鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳 (Ni)、鎢(W)、鈦(Ti)的一種或多種(合金)。[0010]進(jìn)一步，所述η電極與所述金屬反射層的虛接為:所述η電極209通過非常薄(程 度為“接近露出”)的緩沖層與所述的金屬反射層連接。[0011]進(jìn)一步，所述的襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鎵、硅材料的一種。[0012]本實用新型一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的積極效果是:[0013](I)通過在藍(lán)寶石襯底上形成有一定厚度并有圖形空隙的金屬反射層來改變光 路，提高出光效率；改善了現(xiàn)有技術(shù)中整面反射層鍍上金屬做金屬反射層而引起的大量外 延晶體的缺陷，改善了外延結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量。[0014](2)由于η電極直接與金屬反射層相連，電流自ρ電極經(jīng)外延結(jié)構(gòu)后到η電極,通 過金屬反射層最后到η電極，改善了之前電流擁堵的現(xiàn)象，減少了 LED器件的發(fā)熱。[0015](3)由于η電極與具有圖形空隙的金屬反射層直接連接或者虛接，電流可通過有 圖形空隙的金屬反射層直接傳遞，所以在制作η電極時不需要再蝕刻大面積的LED器件，在 一定程度上增大了 LED器件的有效發(fā)光面積，從而能改善其發(fā)光效率。


[0016]圖1為現(xiàn)有氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖中的標(biāo)號分別為:[0018]101、藍(lán)寶石襯底；102、金屬反射層；103、緩沖層；104、η型層；[0019]105、有源層；106、ρ型層；107、透明導(dǎo)電層;108、ρ電極;109、η電極。[0020]圖2為本實用新型一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)(η電極與金屬反射層直接連接)的結(jié)構(gòu)示 意圖；[0021]圖3為圖2中金屬反射層圖形結(jié)構(gòu)的示意圖；[0022]圖中的標(biāo)號分別為:[0023]201、襯底；202、金屬反射層；203、緩沖層(包括未摻雜GaN層)；204、η型層；205、 有源層；206、ρ型層；207、透明導(dǎo)電層；208、ρ電極；209、η電極。[0024]圖4為本實用新型一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)(η電極與金屬反射層虛接)的結(jié)構(gòu)示意 圖；[0025]圖5為圖4中金屬反射層圖形結(jié)構(gòu)的示意圖；[0026]圖中的標(biāo)號分別為:[0027]301、襯底；302、金屬反射層；303、緩沖層(包括未摻雜的GaN層);304、η型層；305、 有源層；306、ρ型層；307、透明導(dǎo)電層；308、ρ電極；309、η電極。
具體實施方式
[0028]
以下結(jié)合附圖給出本實用新型一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)的具體實施方式
，提供2個具 體實施例。但是，需要指出的是，本實用新型的實施不限于以下的實施內(nèi)容。[0029]實施例1[0030]參見圖2。一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，包括襯底201、金屬反射層202、緩沖層(包括未摻 雜GaN層)203、η型層204、有源層205、ρ型層206、透明導(dǎo)電層207以及ρ電極208和η電極209。所述襯底201可采用藍(lán)寶石、碳化硅、氮化鎵、硅材料的一種。本實施例優(yōu)選藍(lán)寶石 材料。所述金屬反射層202選用鋁(Al)金屬層，厚度為300nm。然后使用光刻或者蝕刻的 方法對金屬反射層202進(jìn)行圖形空隙的處理，可采用圓形、條形、正方形、長方形或六邊形， 本實施例優(yōu)選成列排列的圓形空隙(參見圖3)。[0031]然后，在金屬反射層202上外延生長緩沖層(包括未摻雜GaN層)203、η型層(GaN 層)204、有源層205、ρ型層206和透明導(dǎo)電層207等外延結(jié)構(gòu)。外延結(jié)構(gòu)生長完之后按照 正常的芯片工藝在外延結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層207上制作ρ電極208。要注意的是:在制作η電 極209時，其蝕刻深度要求蝕刻到金屬反射層202，使η電極209能直接連接在露出的金屬 反射層202上。[0032]本實施例中，由于Al金屬層具有良好的導(dǎo)電性，電流從ρ電極208流經(jīng)透明導(dǎo)電 層207、ρ型層206、有源層205、η型層204、緩沖層203后由金屬反射層202引導(dǎo)至η電極 209，避免了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在η型層產(chǎn)生的電流擁堵，從而改善了 LED器件的電學(xué)性能。同時，由 于金屬反射層202可以改變光線的傳播方向，從而提高了芯片的出光效率。[0033]實施例2[0034]參見圖4。一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，包括襯底301、金屬反射層302、緩沖層(包括未摻 雜的GaN層)303,η型層304、有源層305、ρ型層306、透明導(dǎo)電層307以及ρ電極308和η 電極309。本實施例采用藍(lán)寶石作襯底301的材料。所述金屬反射層302選用Au材料，厚 度為500nm。然后，使用光刻或者蝕刻的方法對金屬反射層302進(jìn)行圖形空隙的處理，本實 施例采用成列排列的長條形空隙(參見圖5)。[0035]然后，在金屬反射層302上外延生長緩沖層(包括未摻雜的GaN層)303、n型層304、 有源層305、p型層306和透明導(dǎo)電層307等外延結(jié)構(gòu)。外延結(jié)構(gòu)生長完之后按照正常的芯 片工藝在外延層的透明導(dǎo)電層307上制作ρ電極308。要注意的是:在制作η電極309時， 其蝕刻深度要求蝕刻到接近金屬反射層302，即η電極308通過非常薄(程度為“接近露出”) 的緩沖層303與金屬反射層302相連接。[0036]由于Au金屬層具有良好的導(dǎo)電性，電流從ρ電極308流經(jīng)透明導(dǎo)電層307、ρ型層 306、有源層305、η型層304、緩沖層303后由金屬反射層302引導(dǎo)至η電極309，避免了現(xiàn) 有結(jié)構(gòu)在η型層產(chǎn)生的電流擁堵，從而改善了 LED器件的電學(xué)性能。同時，由于金屬反射層 302可以改變光線的傳播方向，從而提高了芯片的出光效率。[0037]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)該視為本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，在襯底的一面包括金屬反射層、緩沖層、η型層、有源層、P型 層、透明導(dǎo)電層、P電極和η電極，在所述P型層上形成透明導(dǎo)電層，在所述透明導(dǎo)電層上制 作P電極，其特征在于，蝕刻外延結(jié)構(gòu)直至接近露出或者露出金屬反射層，在所述的金屬反 射層上制作η電極；所述金屬反射層為厚250 1500nm、具有圖形空隙的結(jié)構(gòu)層；所述η電 極與所述金屬反射層為直接連接或者虛接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬反射層的圖形空 隙包括圓形、條形、正方形、長方形或六邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述η電極與所述金屬反 射層的虛接為:所述η電極通過非常薄的緩沖層與所述的金屬反射層連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的襯底為藍(lán)寶石、碳 化娃、氮化鎵、娃材料的一種。
專利摘要本實用新型公開了一種氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)。所述氮化物L(fēng)ED結(jié)構(gòu)，在襯底的一面包括金屬反射層、緩沖層、n型層、有源層、p型層、透明導(dǎo)電層、p電極和n電極，蝕刻外延結(jié)構(gòu)至接近露出或露出金屬反射層，在金屬反射層上制作n電極；所述金屬反射層具一定厚度和圖形空隙；n電極與金屬反射層直接連接或虛接。本實用新型通過有圖形空隙的金屬反射層來改變光路，提高了出光效率，改善了外延結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量；n電極與金屬反射層的相連方式改善電流擁堵的現(xiàn)象，減少了LED器件的發(fā)熱；在制作n電極時不需要再蝕刻大面積的LED器件，在一定程度上增大了LED器件的有效發(fā)光面積，改善了其發(fā)光效率。
文檔編號H01L33/10GK202977517SQ20122026068
公開日2013年6月5日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者薛進(jìn)營, 曹鳳凱, 劉獻(xiàn)偉, 張宇欣, 趙明, 楊旅云, 王明輝 申請人:上海施科特光電材料有限公司