[發(fā)明專利]氮化鎵基發(fā)光二極管

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810237809.0
• 申請(qǐng)日: 2008-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN101494266A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘群峰;吳志強(qiáng);林科闖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所
• 代理人: 徐東峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管，特別是一種氮化鎵基發(fā)光二極管。

背景技術(shù)

目前氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)按鍵、指示、顯示、背光源以及照明等領(lǐng)域；隨著各類應(yīng)用對(duì)GaN基LED器件亮度需求的提高，現(xiàn)有技術(shù)通常以透明導(dǎo)電氧化物(TCO)取代早期的半透明的Ni/Au作為p型GaN基外延層的透明接觸層，以提高發(fā)光效率。銦錫氧化物(ITO)是到目前為止在GaN基LED中應(yīng)用最為廣泛的TCO，其中以美國(guó)專利US6078064為采用現(xiàn)有技術(shù)的典型代表。

如圖1為采用現(xiàn)有技術(shù)的一種氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，包括：藍(lán)寶石襯底10、緩沖層11、n-GaN層12、多量子阱有源層13、p-GaN層14、ITO層15、p電極17和n電極16。其中，最底層為藍(lán)寶石襯底10；緩沖層11形成于藍(lán)寶石襯底10之上，其材料為氮化鋁鎵銦；n-GaN層12形成于緩沖層11之上；多量子阱有源層13形成于n-GaN層12之上，其材料為氮化銦鎵；p-GaN層14形成于多量子阱有源層13之上；ITO層15形成于p-GaN層14之上，p電極17形成于ITO層15之上，以及n電極16形成于n-GaN層12之上。這種現(xiàn)有技術(shù)的氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)通過采用高透光率的ITO與p型GaN基外延層直接接觸形成良好的電流擴(kuò)展層，從而獲得較高的取光效率。然而ITO與GaN基外延材料之間的黏附性較差，這給氮化鎵基發(fā)光二極管在后續(xù)使用過程中帶來隱患。例如，器件封裝過程中，對(duì)p電極(焊盤)進(jìn)行焊線作業(yè)時(shí)，存在較大的概率將ITO連同p電極拔起，造成電極脫落。為此，在批量生產(chǎn)過程中，通常對(duì)ITO進(jìn)行“開孔處理”，即蝕刻ITO以露出外延層，且孔徑略小于p電極，使得p電極除了與ITO接觸之外，還能部分地與外延層接觸，由于p電極與外延層之間的黏附性較佳，可以緩解電極脫落問題；然而上述處理仍未能徹底解決電極脫落問題，特別是器件封裝過程中存在的應(yīng)力以及使用過程中所采用的高溫大電流的工作條件，LED的可靠性仍然較差。

發(fā)明內(nèi)容

為解決ITO與p型GaN基外延層黏附性差的問題，提高氮化鎵基發(fā)光二極管的可靠性，本發(fā)明旨在提供一種氮化鎵基發(fā)光二極管。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：氮化鎵基發(fā)光二極管，包括：

一藍(lán)寶石襯底；

一緩沖層形成于藍(lán)寶石襯底之上；

一n型GaN基外延層形成于緩沖層之上；

一有源層，其材料為氮化銦鎵，形成于n型GaN基外延層之上；

一p型GaN基外延層形成于有源層之上；

一黏附層，其材料為銦、鎵氧化物的混合物，該混合物形成于p型GaN基外延層之上；

一銦錫氧化物ITO層形成于黏附層之上；

一p電極，其材料包含Al或者Au，形成于ITO層之上；

一n電極，其材料包含Al或者Au，形成于n型GaN基外延層之上。

本發(fā)明中銦鎵氧化物作為p型GaN基外延層和ITO層之間的黏附層，不同氧化物相互接合的黏附性比較可靠，因此銦鎵氧化物可以作為ITO層較好的黏附層。在本發(fā)明中，銦鎵氧化物層的形成方式包括了濕法氧化和熱擴(kuò)散，為了使黏附層與GaN基外延層的黏附力達(dá)到較強(qiáng)效果，首先采用濕法氧化，即通過在溶液中氧化GaN基外延層并在其表面生成一定厚度的鎵氧化物層；同時(shí)因?yàn)殒壯趸锞哂休^高的接觸勢(shì)壘(勢(shì)壘電阻)，為了降低其接觸勢(shì)壘，采用高溫熔合使得In通過熱擴(kuò)散進(jìn)入鎵氧化層并最終形成銦鎵氧化物層，銦鎵氧化物層為銦氧化物和鎵氧化物的混合物；利用銦鎵氧化物層與ITO層及GaN外延層的良好黏附性，即可以解決現(xiàn)有技術(shù)發(fā)光二極管中ITO層與GaN外延層黏附差的問題。為了使得銦鎵氧化物層對(duì)于藍(lán)、綠光和紫外光具有較高的穿透率，本發(fā)明的銦鎵氧化物中銦的含量必須控制在5％以內(nèi)，避免因銦鎵氧化物的引入而降低取光效率。為了避免載流子無法隧穿銦鎵氧化物層而注入有源區(qū)，銦鎵氧化物層的厚度不能太厚，因此本發(fā)明中銦鎵氧化物層的厚度必須控制在(埃)以內(nèi)，否則會(huì)形成肖特基接觸并導(dǎo)致工作電壓升高。為了使得銦鎵氧化物能夠起到良好黏附層作用的同時(shí)保持發(fā)光二極管的原有光電特性，本發(fā)明的銦鎵氧化物層優(yōu)選厚度為10埃～50埃。

本發(fā)明的有益效果在于：通過在ITO層與p型GaN基外延層之間引入一銦鎵氧化物作為黏附層，以解決現(xiàn)有技術(shù)氮化鎵基發(fā)光二極管中ITO層與p型GaN基外延層黏附性差的問題，同時(shí)，發(fā)光二極管的可靠性得到提高。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的氮化鎵基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)；