CN103545408B - 发光二极管晶粒及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管晶粒，其包括一基板、形成在该基板上的磊晶层以及分别形成在该磊晶层上的第一电极和第二电极，该磊晶层包括依次生长的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该第二半导体层的上端具有一非活性部，该第一电极形成在第一半导体层的表面，该第二电极形成在该非活性部的顶部且覆盖该非活性部。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管晶粒及其制作方法，尤其涉及一种出光均匀的发光二极管晶粒及其制作方法。
背景技术
发光二极管(LightEmittingDiode，LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。
现有的发光二极管晶粒通常包括基板、在基板表面生长的半导体发光结构以及形成在半导体发光结构上的P电极和N电极。然而，发光二极管晶粒在发光过程中电流容易集中在P电极和N电极的周围，使得发光二极管晶粒在靠近两电极之间的出光亮度最大，从而导致出光亮度不均匀；并且，电流的集中容易造成电极处热量的堆积，致使该处温度偏高而减少发光二极管晶粒的使用寿命。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种出光亮度均匀的发光二极管晶粒及其制作方法。
一种发光二极管晶粒，其包括一基板、形成在该基板上的磊晶层以及分别形成在该磊晶层上的第一电极和第二电极，该磊晶层包括依次生长的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该第二半导体层的上端具有一非活性部，该第一电极形成在第一半导体层的表面，该第二电极形成在该非活性部的顶部且覆盖该非活性部。
一种发光二极管晶粒的制作方法，其包括以下步骤：提供一基板；在基板上磊晶形成缓冲层；在该缓冲层上生长磊晶层，该磊晶层包括依次生长的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该发光层和该第二半导体层位于该第一半导体层的顶端一侧，从而使该第一半导体层的顶端另一侧外露；在该第二半导体层的顶端设置一遮蔽层，并使该遮蔽层覆盖该第二半导体层的一部分；对第二半导体层进行活性化处理；移除该遮蔽层，分别在外露的该第一半导体层表面上和该第二半导体层上原本被遮蔽层覆盖的位置上形成第一电极和第二电极。
本实施例通过在第二半导体层上设置一具有高阻抗特性的非活性部，且将第二电极设置在非活性部的顶面上以覆盖非活性部，从而使电流在第二电极正下方流通困难，进而转往非活性部周缘的其他途径而提高电流扩散均匀度，因此使发光二极管晶粒的出光面亮度均匀，同时扩散均匀的电流可有效避免因热量集中而导致的温度偏高现象、提高发光二极管晶粒的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的发光二极管晶粒的示意图。
图2是本发明的发光二极管晶粒的制作方法步骤一所提供的基板的示意图。
图3是本发明的发光二极管晶粒的制作方法步骤二在基板上形成缓冲层的示意图。
图4是本发明的发光二极管晶粒的制作方法步骤三在缓冲层上生长磊晶层的示意图。
图5是图4中在磊晶层的P型半导体电流接触层上设置一遮蔽层的示意图。
图6是对图5中的P型半导体电流接触层进行活性化处理的示意图。
图7是对图6中的遮蔽层移除后在磊晶层上分别形成第一电极和第二电极的示意图。
主要元件符号说明
| 发光二极管晶粒 | 100 |
| 基板 | 10 |
| 缓冲层 | 20 |
| 磊晶层 | 30 |
| 第一半导体层 | 31 |
| 发光层 | 32 |
| 第二半导体层 | 33 |
| P型半导体电流阻挡层 | 331 |
| P型半导体电流接触层 | 332 |
| 非活性部 | 3321 |
| 第一电极 | 40 |
| 第二电极 | 50 |
| 遮蔽层 | 60 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1，本发明第一实施例提供的发光二极管晶粒100，其依次包括：基板10，形成在基板10上的缓冲层20，以及形成在缓冲层20上的磊晶层30。
基板10可由蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石，以控制发光芯片的制造成本。
缓冲层20可通过有机金属化学气相沉积法(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition;MOCVD)、分子束磊晶法(MolecularBeamEpitaxy;MBE)或氢化物气相磊晶法(HydrideVaporPhaseEpitaxy;HVPE)等方式生长于基板10表面。由于缓冲层20是为了减少磊晶层30在生长过程中由于晶格不匹配所产生的缺陷而形成的，因此其可由晶格常数与磊晶层30相匹配的材料制成。
磊晶层30也可以通过有机金属化学气相沉积法(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition;MOCVD)、分子束磊晶法(MolecularBeamEpitaxy;MBE)或氢化物气相磊晶法(HydrideVaporPhaseEpitaxy;HVPE)等方式生长于缓冲层20表面。磊晶层30包括依次生长的第一半导体层31、发光层32及第二半导体层33。第一半导体层31的部分表面裸露在外。本实施例中第一半导体层31优选为N型氮化镓层，发光层32优选为多重量子阱(multi-quantumwell)氮化镓层，第二半导体层33优选为P型氮化镓层，且P型氮化镓层包括自发光层32的上表面向上生长形成的P型半导体电流阻挡层331和自P型半导体电流阻挡层331上表面向上生长形成的P型半导体电流接触层332。优选地，P型半导体电流阻挡层331可以由P型氮化铝镓(AlGaN)组成；P型半导体电流接触层332可以由P型氮化镓(GaN)组成。P型半导体电流接触层332上具有一非活性部3321，非活性部3321位于P型半导体电流接触层332远离P型半导体电流阻挡层331的一侧，且与P型半导体电流接触层332平齐。于本实施例中，非活性部3321具有高阻抗特性。
发光二极管晶粒100还包括形成在磊晶层30上的第一电极40和第二电极50。第一电极40形成在外露的第一半导体层31的上表面，第二电极50形成在非活性部3321的顶面上且覆盖非活性部3321。第一电极40和第二电极50可利用真空蒸镀或溅镀的方法形成。
本实施例通过在P型半导体电流接触层332上设置一具有高阻抗特性的非活性部3321，且将第二电极50设置在非活性部3321的顶面上以覆盖非活性部3321，从而使电流在第二电极50正下方流通困难，进而转往非活性部3321周缘的其他途径而提高电流扩散均匀度，因此使发光二极管晶粒100的出光面亮度均匀，同时扩散均匀的电流可有效避免因热量集中而导致的温度偏高现象、提高发光二极管晶粒100的使用寿命。
以下，将结合其他附图对本发明第二实施例提供的发光二极管晶粒100的制造方法进行详细说明。
请参阅图2，首先提供一基板10。基板10可由蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石，以控制制造成本。
请参阅图3，在基板10上磊晶形成缓冲层20。缓冲层20可通过有机金属化学气相沉积法(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition;MOCVD)、分子束磊晶法(MolecularBeamEpitaxy;MBE)或氢化物气相磊晶法(HydrideVaporPhaseEpitaxy;HVPE)等方式生长于基板10表面。
请参阅图4，再次采用有机金属化学气相沉积方法（MetalOrganicChemicalVaporDeposition，MOCVD)、分子束磊晶法(MolecularBeamEpitaxy;MBE)或氢化物气相磊晶法(HydrideVaporPhaseEpitaxy;HVPE)等方式在缓冲层20上继续生长磊晶层30。磊晶层30包括依次生长的第一半导体层31、发光层32及第二半导体层33。发光层32和第二半导体层33位于第一半导体层31的顶端右侧，从而使第一半导体层31的顶端左侧外露。本实施例中第一半导体层31优选为一N型氮化镓层，发光层32优选为多重量子井(muti-quantumwell)氮化镓层，第二半导体层33优选为P型氮化镓层，且P型氮化镓层包括自发光层32的上表面向上生长形成的P型半导体电流阻挡层331和自P型半导体电流阻挡层331上表面向上生长形成的P型半导体电流接触层332。优选地，P型半导体电流阻挡层331可以由P型氮化铝镓(AlGaN)组成；P型半导体电流接触层332可以由P型氮化镓(GaN)组成。
请参阅图5，在P型半导体电流接触层332的顶端设置一遮蔽层60，遮蔽层60覆盖P型半导体电流接触层332的一部分。遮蔽层60由耐高温的电性绝缘材料（如SiO2）或是金属材料制成。
请参阅图6，对P型半导体电流接触层332进行活性化处理，具体地，将P型半导体电流接触层332在高温下（温度为700~750℃）放置20~30min。此时，由于遮蔽层60的作用，遮蔽层60下方部分未被活性化，从而形成非活性部3321，非活性部3321的上端与P型半导体电流接触层332的上端平齐，且非活性部3321具有很高的阻抗值。
请参阅图7，移除该遮蔽层60，分别在外露的第一半导体层31的表面和第二半导体层33的非活性部3321的表面上形成第一电极40和第二电极50。第二电极50覆盖非活性部3321的上表面及部分第二半导体层33。第一电极40和第二电极50可利用真空蒸镀或溅镀的方法形成。第一电极40和第二电极50的制作材料可以是钛（Ti）、铝（Al）、银（Ag）、镍（Ni）、钨（W）、铜（Cu）、钯（Pd）、铬（Cr）和金（Au）中的任意之一者或者其合金。
当在第一电极40和第二电极50两端施加正向电压时，P型半导体电流接触层332中的空穴和第一半导体层31中的电子将在电场的作用下在发光层32中复合。由于在P型半导体电流接触层332上设置一具有高阻抗特性的非活性部3321，且将第二电极50设置在非活性部3321的顶面上且覆盖非活性部3321，从而使电流在第二电极50正下方流通困难，进而转往非活性部3321周缘的其他途径而提高电流扩散均匀度，因此使发光二极管晶粒100的出光面亮度均匀，同时扩散均匀的电流可有效避免因热量集中而导致的温度偏高现象、提高了发光二极管晶粒100的使用寿命。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种发光二极管晶粒，其包括：
基板；
形成在该基板上的磊晶层，该磊晶层包括依次生长的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该第二半导体层的顶端具有一非活性部；
分别形成在该磊晶层上的第一电极和第二电极，该第一电极形成在第一半导体层的表面，该第二电极形成在该非活性部的顶部且覆盖该非活性部，该第二半导体层包括自该发光层的上表面向上生长形成的P型半导体电流阻挡层和自P型半导体电流阻挡层上表面向上生长形成的P型半导体电流接触层，该非活性部位于该P型半导体电流接触层远离P型半导体电流阻挡层的一侧，且与P型半导体电流接触层平齐。
2.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于，还包括形成在该基板上的缓冲层，该磊晶层生长在该缓冲层上表面。
3.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于，该基板由蓝宝石，碳化硅，硅或氮化镓制成。
4.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于，该第一半导体层为N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层。
5.一种发光二极管晶粒的制作方法，其包括以下步骤：
提供一基板；
在基板上磊晶形成缓冲层；
在该缓冲层上生长磊晶层，该磊晶层包括依次生长的第一半导体层、发光层及第二半导体层，该发光层和该第二半导体层位于该第一半导体层的顶端一侧，从而使该第一半导体层的顶端另一侧外露；
在该第二半导体层的顶端设置一遮蔽层，并使该遮蔽层覆盖该第二半导体层的一部分；
对第二半导体层进行活性化处理；
移除该遮蔽层，分别在外露的该第一半导体层表面上和该第二半导体层上原本被遮蔽层覆盖的位置上形成第一电极和第二电极，该第二半导体层包括自该发光层的上表面向上生长形成的P型半导体电流阻挡层和自P型半导体电流阻挡层上表面向上生长形成的P型半导体电流接触层，所述遮蔽层设置在该P型半导体接触层上。
6.如权利要求5所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，该遮蔽层由耐高温的电性绝缘材料或是金属材料制成。
7.如权利要求5所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，该第一半导体层为N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层。
8.如权利要求5所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于，该磊晶层是通过有机金属化学气相沉积法、分子束磊晶法或氢化物气相磊晶法生长而成的。
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