CN102437263A

CN102437263A - 发光二极管及其制造方法

Info

Publication number: CN102437263A
Application number: CN2011104253458A
Authority: CN
Inventors: 肖德元; 于婷婷; 董云飞; 戚梦瑶; 于洪波; 杨世名; 许继仁; 程蒙召; 张汝京
Original assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Enraytek Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明公开了一种发光二极管，包括：衬底；依次位于衬底上的n型氮化镓层、有源层、p型氮化镓层；深度延伸至n型氮化镓层的第一开口；形成于第一开口内的第一电极；形成于所述p型氮化镓层上的电流扩散层，所述电流扩散层具有暴露出所述p型氮化镓层的第二开口；以及依次位于所述第二开口内的电流阻挡层和第二电极。本发明使电流阻挡层与其下方的p型氮化镓层直接接触，利用电流阻挡层与p型氮化镓层粘附性好的特性，提高产品的良率。

Description

发光二极管及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体发光领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)由于具有寿命长、耗能低等优点，应用于各种领域，尤其随着其照明性能指标日益大幅提高，LED在照明领域常用作发光装置。其中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物由于具有带隙宽、发光效率高、电子饱和漂移速度高、化学性质稳定等特点，在高亮度蓝光发光二极管、蓝光激光器等光电子器件领域有着巨大的应用潜力，引起了人们的广泛关注。

GaN基LED是一种电致发光器件，因此需要在发光材料表面制作电极，从电极注入电流来驱动LED发光。电极的面积大小对LED的光电性能有很大的影响，一方面电极面积越大，电流注入越容易，电流分布能做到更均匀，工作电压也可以随之降低；另一方面电极都是吸光材料，其面积越大遮光面也就越大，这就导致电光转化效率下降。为了解决这一矛盾，业界提出了在LED上制作电流阻挡层(Current Blocking Layer)的方法，即在距离电极正下方一定深度的位置制作绝缘材料来阻止此区域的电流通过，这样在电极正下方就不会发光，所以电极实际上就没有或很少遮光，从而提高了LED的电光转化效率。所述电流阻挡层的材料通常选用二氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)。此外，由于p型掺杂的氮化镓的电导率比较小，发光二极管通常还设置有电流扩散层(CurrentSpreading Layer)，所述电流扩散层位于p型氮化镓层上方，有助于提高电导率。所述电流扩散层的材料通常选用氧化铟锡(ITO)。

具体如图1A和图1B所示，现有的一种发光二极管包括：衬底100；依次位于所述衬底100上的n型氮化镓层120、有源层130、p型氮化镓层150和电流扩散层160；深度延伸至所述n型氮化镓层120的第一开口；形成于所述第一开口内的第一电极180；形成于所述电流扩散层160上方的电流阻挡层170；以及位于所述电流阻挡层170上的第二电极190。所述电流扩散层160覆盖于p型氮化镓层150的整个表面。

如图2A和图2B所示，现有的另一种发光二极管包括：衬底200；依次位于所述衬底200上的n型氮化镓层220、有源层230、p型半导体250；深度延伸至所述n型氮化镓层220的第一开口；形成于所述第一开口内的第一电极280；形成于所述p型氮化镓层250上的电流阻挡层270；形成于所述p型氮化镓层250和电流阻挡层270上的电流扩散层260；以及位于所述电流扩散层260上的第二电极290，所述第二电极290与电流阻挡层270的位置相对应。

由上可知，现有的发光二级管中，一种是如图1A和图1B所示，电流阻挡层位于所述第二电极和电流扩散层之间，即电流扩散层直接和p型氮化镓层接触；另一种是如图2A和图2B所示，先形成电流阻挡层，然后再形成电流扩散层和第二电极，即第二电极直接和电流扩散层接触。习知的，电流扩散层与p型氮化镓层和电极材料的粘附性较差，由于这一特点，导致电流扩散层与p型氮化镓层或电极材料之间易出现膜层脱离现象，影响了产品的良率。

发明内容

本发明提供一种发光二极管及其制造方法，使电流阻挡层与其下方的p型氮化镓层直接接触，避免出现膜层粘附性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种发光二极管，包括：

衬底；

依次位于所述衬底上的n型氮化镓层、有源层、p型氮化镓层；

深度延伸至所述n型氮化镓层的第一开口；

形成于所述第一开口内的第一电极；

形成于所述p型氮化镓层上的电流扩散层，所述电流扩散层具有暴露出所述p型氮化镓层的第二开口；以及

依次位于所述第二开口内的电流阻挡层和第二电极。

可选的，在所述的发光二极管中，所述电流阻挡层覆盖所述第二开口的底部和侧壁的全部区域。

可选的，在所述的发光二极管中，所述电流阻挡层延伸到所述电流扩散层的部分区域。

可选的，在所述的发光二极管中，所述电流阻挡层仅覆盖所述第二开口的底部的部分区域。

可选的，在所述的发光二极管中，所述电流阻挡层二氧化硅或氮化硅，所述电流扩散层为氧化铟锡。

可选的，在所述的发光二极管中，所述第一电极和第二电极为镍金合金、钛铝合金或钛金合金。

可选的，在所述的发光二极管中，还包括位于所述衬底与n型氮化镓层之间的氮化镓缓冲层。

可选的，在所述的发光二极管中，还包括位于所述有源层与p型氮化镓层之间的p型铝氮化镓层。

本发明还提供一种发光二极管制造方法，包括：

在衬底上形成依次n型氮化镓层、有源层、p型氮化镓层和电流扩散层；

依次刻蚀所述电流扩散层、p型氮化镓层和有源层，形成深度延伸至所述n型氮化镓层的第一开口；

刻蚀所述电流扩散层形成第二开口，所述第二开口暴露出p型氮化镓层；

在所述第二开口内形成电流阻挡层；

在所述第一开口内形成第一电极，并在所述第二开口内形成第二电极。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述电流阻挡层覆盖所述第二开口的底部和侧壁的全部区域。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述电流阻挡层延伸到所述电流扩散层的部分区域。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述电流阻挡层仅覆盖所述第二开口的底部的部分区域。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述电流阻挡层二氧化硅或氮化硅，所述电流扩散层为氧化铟锡。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，所述第一电极和第二电极的材料为镍金合金、钛铝合金或钛金合金。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，形成所述n型氮化镓层之前，还包括：在所述衬底上形成氮化镓缓冲层。

可选的，在所述的发光二极管制造方法中，形成所述p型氮化镓层之前，还包括：在所述有源层上形成p型铝氮化镓层。

本发明通过在电流扩散层中形成暴露出p型氮化镓层的第二开口，从而使得电流阻挡层与其下方的p型氮化镓层直接接触，可避免电流扩散层与p型氮化镓层或电极材料接触，充分利用电流阻挡层与p型氮化镓层粘附性好的特性，提高了膜层之间的粘附性，进而提高产品的良率。

附图说明

图1为现有的一种发光二级管的俯视图；

图2为现有的一种发光二级管的沿A-A’方向的剖面示意图；

图3为现有的另一种发光二级管的俯视图；

图4为现有的另一种发光二级管沿A-A’方向的剖面示意图；

图5为本发明实施例一的发光二级管的俯视图；

图6为本发明实施例一的发光二级管沿A-A’方向的剖面示意图；

图7～图10为本发明实施例一的发光二级管制作过程中的剖面示意图；

图11为本发明实施例二的发光二级管的俯视图；

图12为本发明实施例二的发光二级管的剖面示意图。

具体实施方式

在背景技术中已经提及，电流扩散层与p型氮化镓层和电极材料的粘附性较差，相反的，电流阻挡层与p型氮化镓层之间具有较佳的粘附性，为此，本发明在电流扩散层中形成暴露出p型氮化镓层的第二开口，从而使得电流阻挡层与其下方的p型氮化镓层直接接触，可避免电流扩散层与p型氮化镓层或电极材料接触，充分利用电流阻挡层与p型氮化镓层粘附性好的特性，提高了膜层之间的粘附性，进而提高产品的良率。

实施例一

请参考5和图6，并结合图7至图10所示，本实施例的发光二极管为氮化镓基的蓝光二极管，所述发光二极管包括：

衬底300，在本实施例中所述衬底300为蓝宝石衬底，然而应当认识到，所述衬底300的材料还可以是碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)或氧化镁(MgO)中的一种或其任意组合；

氮化镓缓冲层310，所述氮化镓缓冲层310位于衬底300上方，所述缓冲层310可改善衬底300与氮化镓材料之间的晶格常数失配的问题，所述缓冲层310优选采用低温条件下生长的氮化镓薄膜；

依次位于氮化镓缓冲层310上的n型氮化镓层320、有源层330、p型铝氮化镓层340、p型氮化镓层350；所述有源层330包括多量子阱有源层，所述多量子阱有源层的材料为铟氮化镓(InGaN)，用于发出波长为470nm的蓝光；

深度延伸至所述n型氮化镓层320的第一开口320a，所述第一开口320a暴露出所述n型氮化镓层320的表面；

形成于所述第一开口320a内的第一电极380；

形成于所述p型氮化镓层350上的电流扩散层360，所述电流扩散层360具有暴露出所述p型氮化镓层350的第二开口360a；以及

依次位于所述第二开口360a内的电流阻挡层370和第二电极390。

其中，所述n型氮化镓层320通过第一电极380与电源负极电连接，所述p型氮化镓层350通过第二电极390与电源正极电连接，第一电极380和第二电极390优选在一步工艺中同时形成，其材料均为镍金合金(Ni/Au)、钛金合金(Ti/Au)或钛铝合金(Ti/Al)。

如图5和图6所示，在本实施例中，所述电流阻挡层370覆盖所述第二开口360a的底部和侧壁的全部区域。所述电流阻挡层370的材料为二氧化硅或氮化硅，所述电流扩散层360的材料为氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)或氧化镍(NiO)中的一种或其组合。通过在电流扩散层360中形成暴露出p型氮化镓层350的第二开口360a，从而使得电流阻挡层370与其下方的p型氮化镓层350直接接触，可避免电流扩散层与p型氮化镓层或电极材料接触，充分利用电流阻挡层与p型氮化镓层粘附性好的特性，提高产品的良率。

本实施例还提供一种发光二极管制造方法，该方法包括以下步骤：

如图7所示，在衬底300上依次形成氮化镓缓冲层310、n型氮化镓层320、有源层330、p型铝氮化镓层340、p型氮化镓层350和电流扩散层360；

如图8所示，依次刻蚀电流扩散层360、p型氮化镓层350、p型铝氮化镓层340和有源层330，形成深度延伸至所述n型氮化镓层320的第一开口320a，所述刻蚀步骤可以终止在所述n型氮化镓层320的表面，也可以刻蚀掉一部分的n型氮化镓层320；

如图9所示，刻蚀所述电流扩散层360形成第二开口360a，所述第二开口360a暴露出p型氮化镓层350；

如图10所示，在p型氮化镓层350、第一开口320a和第二开口360a内形成电流阻挡层，随后刻蚀去除第一开口320a内以及p型氮化镓层350上的电流阻挡层，从而仅在所述第二开口360a内形成电流阻挡层370，本实施例中所述电流阻挡层370覆盖所述第二开口360a的底部和侧壁的全部区域；

最后，在所述第一开口320a内形成第一电极380，并在所述第二开口360a内形成第二电极390，即可形成如图5和图6所示的发光二极管结构。

实施例二

请参考图11和图12，本实施例与实施例一的区别之处在于，所述电流阻挡层370仅覆盖所述第二开口的底部的部分区域，即，所述第二开口的侧壁的电流阻挡层被全部刻蚀掉，并且，所述第二开口的底部也有部分区域被暴露出来，如此依然能够实现本发明的目的。

当然，所述电流阻挡层的形状并不局限于实施例一和二所描述的结构，例如，电流阻挡层也可以覆盖在第二开口底部的全部区域，而第二开口的侧壁的电流阻挡层被全部刻蚀掉；或者，第二开口的侧壁的电流阻挡层被保留，并且，电流阻挡层还延伸到电流扩散层的部分区域，均在本发明的保护范围之内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种发光二极管，包括：

衬底；

深度延伸至所述n型氮化镓层的第一开口；

形成于所述第一开口内的第一电极；

依次位于所述第二开口内的电流阻挡层和第二电极。

2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层覆盖所述第二开口的底部和侧壁的全部区域。

3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层延伸到所述电流扩散层的部分区域。

4.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层仅覆盖所述第二开口的底部的部分区域。

5.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述电流阻挡层为二氧化硅或氮化硅，所述电流扩散层为氧化铟锡。

6.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一电极和第二电极为镍金合金、钛铝合金或钛金合金。

7.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括位于所述衬底与n型氮化镓层之间的氮化镓缓冲层。

8.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括位于所述有源层与p型氮化镓层之间的p型铝氮化镓层。

9.一种发光二极管制造方法，其特征在于，包括：

在所述第二开口内形成电流阻挡层；以及

10.如权利要求9所述的发光二极管制造方法，其特征在于，所述电流阻挡层覆盖所述第二开口的底部和侧壁的全部区域。

11.如权利要求10所述的发光二极管制造方法，其特征在于，所述电流阻挡层延伸到所述电流扩散层的部分区域。

12.如权利要求9所述的发光二极管制造方法，其特征在于，所述电流阻挡层仅覆盖所述第二开口的底部的部分区域。

13.如权利要求9所述的发光二极管制造方法，其特征在于，所述电流阻挡层为二氧化硅或氮化硅，所述电流扩散层为氧化铟锡。

14.如权利要求13所述的发光二极管制造方法，其特征在于，所述第一电极和第二电极的材料为镍金合金、钛铝合金或钛金合金。

15.如权利要求9所述的发光二极管制造方法，其特征在于，形成所述n型氮化镓层之前，还包括：在所述衬底上形成氮化镓缓冲层。

16.如权利要求9所述的发光二极管制造方法，其特征在于，形成所述p型氮化镓层之前，还包括：在所述有源层上形成p型铝氮化镓层。