CN103165770B - 一种台阶结构的高亮度发光二极管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种台阶结构的高亮度发光二极管的制造方法，通过该制造方法获得一种量子阱材料交替变化的发光二极管结构，从而能够增强对电子和空穴的限制作用，有效提高了发光二极管的发光效率，从而有效提高发光二极管的亮度。

Description

一种台阶结构的高亮度发光二极管的制造方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种台阶结构的高亮度发光二极管。
背景技术
半导体发光二极管应用日益广泛，特别是在照明方面有取代白炽灯和荧光灯的趋势，但是目前还面临一些技术上的问题，特别是光取出效率比较低。这导致了发光二极管的亮度不足等缺陷。
近年来，为了提高发光二极管的亮度，发展了垂直结构的发光二极管，相对于正装结构的发光二极管来说，垂直结构的发光二极管诸多优点。垂直结构发光二极管的两个电极分别处于发光二极管的两侧，电流几乎全部垂直流过外延层，没有横向流动的电流，因此电流分布均匀，产生的热量相对较少。并且由于垂直结构的两个电极处于两侧，因此出光过程中不会受到同侧电极的阻挡，其出光效率更高。
现在较为常见的GaN基发光二极管的制造方法是：首先在蓝宝石衬底上生长GaN缓冲层、然后在该GaN缓冲层上再依次生长n型掺杂的GaN层、InGaN/GaN多量子阱、p型掺杂的AlGaN层和p型掺杂的GaN层；最后，通过溅射的方法在p型掺杂的GaN层上形成n型欧姆接触层，在衬底下形成p型欧姆接触层，这种方法制造的发光二极管结构存在以下明显缺点：由于纤锌矿结构的GaN总是沿着[0001]或者[000-1]方向垂直于衬底生长，而这两个方向恰恰是极性轴方向，因此GaN基材料会表现出强烈的晶格极化，这导致InGaN/GaN多量子阱区强烈的极化效应。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提出了一种量子阱材料交替变化的发光二极管结构的制造方法，通过该方法制得的量子阱材料交替变化的发光二极管，能够增强对电子和空穴的限制作用，有效提高了发光二极管的发光效率，从而有效提高发光二极管的亮度。
首先对本发明所采用的“上”、“下”进行定义，在本发明中，通过参照附图，本发明所述的“上”为附图中面向附图时垂直向上的方向。本发明所述的“下”为附图中面向附图时垂直向下的方向。
本发明提出的发光二极管的制造方法依次包括如下步骤：
（1）在蓝宝石衬底上外延生长低温缓冲层，
（2）在低温缓冲层上淀积n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层；
（3）在n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层上首先淀积n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层，然后再在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上淀积n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，如此反复交替淀积所述n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层和n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，共8-15次，从而形成第一多量子阱层；
（4）完成步骤（3）后，在所述第一多量子阱层上依次淀积p型掺杂的AlGaN层、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层；
（5）在p型掺杂的In0.05Ga0.95N层上首先淀积p-In0.1Ga0.95N多量子阱层，然后再在该p-In0.1Ga0.95N多量子阱层上淀积p-In0.1Ga0.95P多量子阱层，如此反复交替淀积所述p-In0.1Ga0.95N多量子阱层和p-In0.1Ga0.95P多量子阱层，共15-25次，从而形成第二多量子阱层；
（6）完成步骤（5）后，采用光刻工艺，在垂直方向上将所述第一多量子阱层、p型掺杂的AlGaN层、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层以及第二多量子阱层的一部分去除，从而在所述n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层上形成台阶；
（7）在所述台阶以及所述第二多量子阱层的表面上淀积透明金属；从而分别形成第一透明金属层和第二透明金属层；
（8）溅射金属材料以在所述第一金属层上形成p电极，在所述第二金属层上形成n电极。
其中，该所述第一透明金属层和所述第二透明金属层的材料为ITO。
附图说明
附图1为本发明提出的制造方法制得的高亮度发光二极管的结构。
图2为附图1中的局部放大示意图。
图3为附图1中的局部放大示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1-3，本发明提出的发光二极管的制造方法依次包括如下步骤：
（1）在蓝宝石衬底2上外延生长低温缓冲层3，
（2）在低温缓冲层3上淀积n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4；
（3）在n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4上首先淀积n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501，然后再在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501上淀积n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，如此反复交替淀积所述n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501和n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，共8-15次，从而形成第一多量子阱层5；
（4）完成步骤（3）后，在所述第一多量子阱层5上依次淀积p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7；
（5）在p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7上首先淀积p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801，然后再在该p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801上淀积p-In0.1Ga0.95P多量子阱层802，如此反复交替淀积所述p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801和p-In0.1Ga0.95P多量子阱层802，共15-25次，从而形成第二多量子阱层8；
（6）完成步骤（5）后，采用光刻工艺，在垂直方向上将所述第一多量子阱层5、p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7以及第二多量子阱层8的一部分去除，从而在所述n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4上形成台阶；
（7）在所述台阶以及所述第二多量子阱层8的表面上淀积透明金属；从而分别形成第一透明金属层9和第二透明金属层11；
（8）溅射金属材料以在所述第一金属层9上形成p电极10，在所述第二金属层11上形成n电极1。
其中，该所述第一透明金属层和所述第二透明金属层的材料为ITO。
实施例2
下面介绍本发明的优选实施例。
参见图1-3，本发明提出的发光二极管的制造方法依次包括如下步骤：
（1）在蓝宝石衬底2上外延生长低温缓冲层3，
（2）在低温缓冲层3上淀积n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4；
（3）在n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4上首先淀积n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501，然后再在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501上淀积n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，如此反复交替淀积所述n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层501和n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层502，共10次，从而形成第一多量子阱层5；
（4）完成步骤（3）后，在所述第一多量子阱层5上依次淀积p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7；
（5）在p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7上首先淀积p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801，然后再在该p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801上淀积p-In0.1Ga0.95P多量子阱层802，如此反复交替淀积所述p-In0.1Ga0.95N多量子阱层801和p-In0.1Ga0.95P多量子阱层802，共20次，从而形成第二多量子阱层8；
（6）完成步骤（5）后，采用光刻工艺，在垂直方向上将所述第一多量子阱层5、p型掺杂的AlGaN层6、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层7以及第二多量子阱层8的一部分去除，从而在所述n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层4上形成台阶；
（7）在所述台阶以及所述第二多量子阱层8的表面上淀积透明金属；从而分别形成第一透明金属层9和第二透明金属层11；
（8）溅射金属材料以在所述第一金属层9上形成p电极10，在所述第二金属层11上形成n电极1。
至此，上述描述已经详细的说明了本发明的发光二极管制造方法，相对于现有方法制得的发光二极管，本发明提出的方法制得的发光二极管能够大幅度提高发光亮度。前文描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例，其并非用于限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明精神的前提下，可对本发明做任何的修改，而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。

Claims (2)

1.一种发光二极管的制造方法，依次包括如下步骤：
(1)在蓝宝石衬底上外延生长低温缓冲层，
(2)在低温缓冲层上淀积n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层；
(3)在n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层上首先淀积n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层，然后再在该n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层上淀积n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，如此反复交替淀积所述n-Al0.05In0.05Ga0.9N多量子阱层和n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱层，共8-15次，从而形成第一多量子阱层；
(4)完成步骤(3)后，在所述第一多量子阱层上依次淀积p型掺杂的AlGaN层、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层；
(5)在p型掺杂的In0.05Ga0.95N层上首先淀积p-In0.1Ga0.95N多量子阱层，然后再在该p-In0.1Ga0.95N多量子阱层上淀积p-In0.1Ga0.95P多量子阱层，如此反复交替淀积所述p-In0.1Ga0.95N多量子阱层和p-In0.1Ga0.95P多量子阱层，共15-25次，从而形成第二多量子阱层；
(6)完成步骤(5)后，采用光刻工艺，在垂直方向上将所述第一多量子阱层、p型掺杂的AlGaN层、p型掺杂的In0.05Ga0.95N层以及第二多量子阱层的一部分去除，从而在所述n型掺杂的Al0.05In0.05Ga0.9N层上形成台阶；
(7)在所述台阶以及所述第二多量子阱层的表面上淀积透明金属；从而分别形成第一透明金属层和第二透明金属层；
(8)溅射金属材料以在所述第一透明金属层上形成p电极，在所述第二透明金属层上形成n电极。
2.如权利要求1所述的发光二极管的制造方法，其特征在于：
其中，所述第一透明金属层和所述第二透明金属层的材料为ITO。
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