[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310551520.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN103594589A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 溧陽(yáng)市江大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/38
• 分類號(hào): H01L33/38;H01L33/40
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵（GaN）基發(fā)光二極管。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體發(fā)光二極管的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)光強(qiáng)度高、光指向性強(qiáng)、能耗低、制造成本低廉等等，因此其應(yīng)用日益廣泛，特別是在照明方面有取代白熾燈和熒光燈的趨勢(shì)，但目前還面臨一些技術(shù)上的問題，例如P型電極與發(fā)光二極管外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的P型半導(dǎo)體層粘附力弱、歐姆接觸性能低劣、電極中的金屬會(huì)擴(kuò)散進(jìn)外延半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中等等。這就阻礙了發(fā)光二極管的電特性方面的進(jìn)一步提升。

近年來，為了提高發(fā)光二極管的亮度，開發(fā)了垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，相對(duì)于正裝結(jié)構(gòu)，即平臺(tái)（mesa）結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管來說，垂直結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管具有諸多優(yōu)點(diǎn)。垂直結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管的兩個(gè)電極分別處于發(fā)光二極管的兩側(cè)，電流幾乎全部垂直流過半導(dǎo)體外延層，沒有橫向流動(dòng)的電流，因此電流分布均勻，產(chǎn)生的熱量相對(duì)較少。并且由于垂直結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極處于兩側(cè)，因此出光過程中不會(huì)受到同側(cè)電極的阻擋，其出光效率更高。

現(xiàn)有較為常見的GaN基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)是：藍(lán)寶石襯底、形成于襯底上的非摻雜GaN或AlN緩沖層、形成于非摻雜GaN或AlN緩沖層上的GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)，其依次包括n型GaN層、有源層、p型GaN接觸層以及p型AlGaN覆蓋層，形成在藍(lán)寶石襯底背面的背鍍電極，其用作n接觸電極，以及形成在p型AlGaN覆蓋層上的p接觸電極。對(duì)于p接觸電極來說，可采用簡(jiǎn)單的單層電極結(jié)構(gòu)。但為了進(jìn)一步提升其接觸導(dǎo)電性，進(jìn)而提升發(fā)光二極管的整體電特性，較佳地采用雙層乃至多層電極結(jié)構(gòu)，以期提高電極導(dǎo)電特性。但多層電極結(jié)構(gòu)存在的問題是各層電極結(jié)構(gòu)之間的匹配不良以及多層電極結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體外延層之間的粘附性低劣，且金屬電極不論單層結(jié)構(gòu)還是多層結(jié)構(gòu)，在某些情況下，金屬電極中的金屬元素也有可能擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體材料中，從而導(dǎo)致發(fā)光二極管整體電特性退化甚至更為嚴(yán)重的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問題，提出了一種發(fā)光二極管。通過對(duì)該發(fā)光二極管的p接觸電極進(jìn)行改進(jìn)并同時(shí)預(yù)防金屬元素?cái)U(kuò)散，能夠提升發(fā)光二極管的電特性，從而有效提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

本發(fā)明提出的GaN基發(fā)光二極管包括：

襯底2；

形成于襯底2背面的反射電極1，其用作n接觸電極；

形成于襯底2正面上的非摻雜GaN或AlN緩沖層3；

形成于非摻雜GaN或AlN緩沖層3上的GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)，其依次包括n型GaN層4、有源層5、p型GaN接觸層6以及p型AlGaN覆蓋層7；

形成在GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)的p型AlGaN覆蓋層7上的ITO透明電極層8，其中ITO透明電極層8具有開口，該開口貫穿ITO透明電極層8且開口底部位于p型AlGaN覆蓋層7中；

開口的底部和側(cè)壁上的金屬阻擋層14；

開口中的金屬阻擋層14上的多層p接觸電極9-12；以及

形成在多層p接觸電極9-12上的鍵合引線13。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明提出的GaN基發(fā)光二極管的整體結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

以下參考圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)及其制造方法。為清楚起見，附圖中所示的各個(gè)結(jié)構(gòu)均未按比例繪制，且本發(fā)明并不限于圖中所示結(jié)構(gòu)。

步驟一：首先提供襯底2，襯底2的材料可以是藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氮化鎵、砷化鎵、氮化鋁、玻璃等等。

步驟二：在襯底2背面，即與后續(xù)形成GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)的襯底2正面相反的表面上蒸鍍或?yàn)R射反射電極1，反射電極1用作n接觸電極且兼具反射功能，反射電極1的材料是諸如Al、Ag、Au、Pt等的具有高反射特性的金屬。

步驟三：在襯底2的正面上形成緩沖層3，緩沖層3的材料可以是非摻雜GaN或AlN，其用于緩沖襯底2和后續(xù)形成于其上的GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)之間的晶格失配，以提高LED整體的發(fā)光效率。

步驟四：在緩沖層3上形成GaN基外延層發(fā)光結(jié)構(gòu)，其依次包括n型GaN層4、有源層5、p型GaN接觸層6以及p型AlGaN覆蓋層7。

步驟五：隨后，在p型AlGaN覆蓋層7上形成ITO透明電極層8。在ITO透明電極層8上涂布光刻膠（未示出），經(jīng)過顯影、曝光等工藝形成光刻膠圖案（未示出），該光刻膠圖案在ITO透明電極層8的表面中部具有光刻膠窗口區(qū)，該光刻膠窗口區(qū)用于形成貫穿ITO透明電極層8且底部位于p型AlGaN覆蓋層7中的開口。