CN104868029A - 一种氮化镓基发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种氮化镓基发光二极管及其制作方法,涉及光电技术领域。本发明氮化镓基发光二极管包括衬底以及置于衬底上方依次由N型GaN层、发光层、P型GaN层和透明导电层组成的发光结构。在透明导电层上置有P型电极。其结构特点是,所述衬底底部开设孔直至N型GaN层,在所述孔内设有N型电极置于N型GaN层下底面。同现有技术相比,本发明通过在衬底底部开孔安置N型电极,减少发光区刻蚀损伤,增加发光区面积来提升光效。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域,特别是一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode;LED)是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。自20世纪90年代氮化镓GaN基LED开发成功以来,随着研究的不断进展,其发光亮度也不断提高,应用领域也越来越广。
现有技术中,常规发光二极管结构如图1所示,包括衬底1,由下往上依次堆叠的N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4、透明导电层5、P电极6以及设置在N型GaN层2裸露表面上的N电极7。由于P电极6和N电极7电极材料通常为Cr/Au,Au对光有吸收作用,使得发光层3发出的部分光线未能发射出来,造成光损失,影响芯片发光效率。由于在制作N型电极过程中,需要刻蚀部分P型GaN层4、发光层3、以及部分N型GaN层2,造成发光层3的刻蚀损伤,减小发光区面积,影响发光效率;同时由于发光区面积的减小,导致LED正向电压也上升。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。它通过在衬底底部开孔安置N型电极,减少发光区刻蚀损伤,增加发光区面积来提升光效。
为了达到上述发明目的,本发明的技术方案以如下方式实现:
一种氮化镓基发光二极管,它包括衬底以及置于衬底上方依次由N型GaN层、发光层、P型GaN层和透明导电层组成的发光结构。在透明导电层上置有P型电极。其结构特点是,所述衬底底部开设孔直至N型GaN层,在所述孔内设有N型电极置于N型GaN层下底面。
在上述氮化镓基发光二极管中,所述孔的直径为60-150um,孔的高度为80-200um。
在上述氮化镓基发光二极管中,所述孔开设于衬底底部中心位置。
在上述氮化镓基发光二极管中,所述N型电极充满孔,N型电极的下底面与衬底底部齐平。
一种如上所述的氮化镓基发光二极管的制作方法,其包括以下步骤:
1)在衬底上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层、发光层以及P型GaN层;
2)利用蒸镀技术在P型GaN层上表面制备透明导电层,并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区;
3)在P型导电层欧姆接触区上利用蒸镀和曝光技术制备P型电极;
4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底背面减薄;
5)利用CO2激光器刻蚀技术,从衬底背面刻蚀孔至N型GaN层;
6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极,将N型电极置于孔内与N型GaN层接触;
7)利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
本发明由于采用了上述结构和制作方法,制作N型电极无需刻蚀部分P型GaN层和发光层,而是从衬底底部开孔至N型GaN层来安置N型电极,减少电极对光的吸收,减小对芯片发光面积的破坏,有助于优化芯片电流分布状况,提升LED亮度,降低LED电压,从而有效提升LED的发光效率。同时,因为蓝宝石衬底不易散热,本发明在衬底底部开孔还有助于散热,增加良率。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1是现有技术中发光二极管的结构示意图;
图2是本发明发光二极管的结构示意图。
具体实施方法
参看图2,本发明氮化镓基发光二极管包括衬底1以及置于衬底1上方依次由N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4和透明导电层5组成的发光结构,在透明导电层5上置有P型电极6。衬底1底部开设孔直至N型GaN层2,在所述孔内设有N型电极7置于N型GaN层2下底面。孔的直径为60-150um,孔的高度为80-200um,孔开设于衬底1底部中心位置。N型电极7充满孔,N型电极7的下底面与衬底1底部齐平。
本发明氮化镓基发光二极管的制作方法为:
1)在衬底1上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层2,发光层3以及P型GaN层4。
2)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区。
3)利用蒸镀和曝光技术制备P型电极6。
4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底1背面减薄。
5)利用CO2激光器刻蚀技术,从衬底1背面刻蚀孔至N型GaN层2。
6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极7,将N型电极7置于孔内与N型GaN层2接触。
7)利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
以上所述,仅为本发明的具体实施例,并不限于本发明的其它实施方式。凡属本发明的技术路线原则之内,所做的任何显而易见的修改、替换或改进,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1. 一种氮化镓基发光二极管,它包括衬底(1)以及置于衬底(1)上方依次由N型GaN层(2)、发光层(3)、P型GaN层(4)和透明导电层(5)组成的发光结构,在透明导电层(5)上置有P型电极(6),其特征在于:所述衬底(1)底部开设孔直至N型GaN层(2),在所述孔内设有N型电极(7)置于N型GaN层(2)下底面。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管,其特征在于:所述孔的直径为60-150um,孔的高度为80-200um。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓基发光二极管,其特征在于:所述孔开设于衬底(1)底部中心位置。
4.根据权利要求3所述的氮化镓基发光二极管,其特征在于:所述N型电极(7)充满孔,N型电极(7)的下底面与衬底(1)底部齐平。
5.一种如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管的制作方法,其包括以下步骤:
1)在衬底(1)上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层(2)、发光层(3)以及P型GaN层(4);
2)利用蒸镀技术在P型GaN层(4)上表面制备透明导电层(5),并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区;
3)在P型导电层欧姆接触区上利用蒸镀和曝光技术制备P型电极(6);
4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底(1)背面减薄;
5)利用CO2激光器刻蚀技术,从衬底(1)背面刻蚀孔至N型GaN层(2);
6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极(7),将N型电极(7)置于孔内与N型GaN层(2)接触;利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
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