[發明專利]垂直發光二極管及其制作方法

無效

• 申請號: 201210270724.9
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN102751411A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 潘群峰
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00;B23K26/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發光二極管及其制作方法，更為具體地，涉及一種垂直氮化鎵基發光二極管及其制作方法。?

背景技術

近年來，垂直薄膜結構GaN基發光二極管（LED）已成為研究開發的新熱點。與常規結構比較，垂直結構LED通過襯底轉移，形成電極上下分布，電流垂直注入，解決了常規結構GaN基LED器件中因電極水平分布、電流橫向注入導致的諸如散熱不佳，電流分布不均、可靠性差等一系列問題。?

垂直結構LED芯片的n電極位于出光面頂部，其存在會遮擋并吸收有源層發出的光。為了盡量避免n電極對于發光的遮擋和吸收，通常在垂直芯片的內部引入電流阻擋層以限制或者大幅減少n電極下方有源層的發光。例如，在p型外延層與p型接觸金屬層之間插入絕緣材料（如氧化硅、氮化硅等）作為電流阻擋層，其大小和位置與n電極大致相當，這樣可以大大改善n電極的擋光和吸光。然而，用作電流阻擋層的氧化硅或者氮化硅等絕緣材料與p型接觸金屬層的黏附度不佳，會影響晶圓鍵合的牢固度，從而造成襯底剝離良率降低并影響可靠性。?

發明內容

本發明的主要目的是提供垂直發光二極管及其制作方法，通過激光輻照熱分解在n型氮化鎵基外延層與發光層之間形成空隙作為電流阻擋層，同時，引入中間層作為熱分解材料層并起到保護發光層的作用。?

根據實現上述目的的垂直發光二極管，其結構包括：永久基板；p型GaN基外延層，位于所述永久基板之上；發光層，位于所述p型GaN基外延層之上；中間層，位于所述發光層之上，其材料為Al_xIn_yGa_(1-x-y)N（0≤x<1,?0≤y<1），禁帶寬度介于GaN與發光層之間；n型GaN基外延層，位于所述中間層之上；n電極，位于n型GaN基外延層之上；空隙結構，形成于所述n型GaN基外延層與所述中間層之間，并且在垂直投影面上的位置與n電極對應。?

根據實現上述目的的垂直發光二極管的制作方法，包括步驟：1）在一永久基板上形成外延層，其至上而下包括n型GaN基外延層、中間層、發光層和p型GaN基外延層，并且所述中間層材料為Al_xIn_yGa_(1-x-y)N（0≤x<1,?0≤y<1），且其禁帶寬度介于GaN與發光層之間；2）采用激光照射部分n型GaN基外延層，激光照射造成輻照區的中間層表層熱分解，在n型GaN基外延層與發光層之間形成空隙結構；3）在n型GaN基外延層上制作n電極，其在垂直投影面的位置與空隙結構對應。?

本發明采用激光輻照熱分解方式在n型GaN基外延層與發光層之間形成具有電流阻擋作用的空隙，同時，通過在n型GaN基外延層與發光層之間引入中間層可以有效地保護發光層，而中間層本身就是提供空隙形成的熱分解層。本發明在垂直GaN基發光二極管的n端引入空隙電流阻擋層，可以有效避免p端設計絕緣介質阻擋層對于襯底鍵合和剝離的不利影響，并具有更高的可靠性。?

在本發明當中，中間層優選n型AlInGaN；永久基板材料選自硅、銅、鎳、鈷、鉬、陶瓷、藍寶石、氮化鎵及其組合；臨時襯底材料選自藍寶石、硅、氮化鎵、碳化硅、氧化鋅及其組合；去除臨時襯底的方式包括激光剝離、研磨和濕法腐蝕。?

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。?

附圖說明

圖1是本發明優選實施例的垂直發光二極管結構示意圖。?

圖2~7是本發明優選實施例的垂直發光二極管制作步驟示意圖。?

圖中部件符號說明：?

100：藍寶石襯底

101：緩沖層

102：u-GaN層

103：n-GaN層

104：中間層

105：MQW層

106：p-GaN層

110：空隙結構

200：硅基板

210：p反射電極

220：金屬疊層

230：p電極

240A：n電極焊盤

240B：n電極擴展條

300：Ni掩膜

310：激光輻照區。

具體實施方式