CN105826437A - 一种低成本发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种低成本发光二极管及其制作方法，涉及发光二极管的生产技术领域。在生长处延层的P型欧姆接触层时，以InxGa(1‑x)As或GaP为材料，掺杂Mg或C；采用电子束或磁控溅射的方式，将金属镍镀在P型欧姆接触外延层的表面，再在300～550℃的条件下进行退火，然后再在金属镍层表面采用Ti、Al、Cr或Ni中的任意一种再依次制作1～2层金属层。本发明不仅达到了上电极与P型欧姆接触层的良好欧姆接触，而且无须采用金属Au，利于大大降低材料成本，利于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体元器件——发光二极管的生产技术领域。
背景技术
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)属半导体元器件之一，由于LED具有寿命长、功耗小、体积小、坚固耐用、多色显示、响应时间快、冷光发射、工作温度稳定性好、电压低和有利于环保，已经广泛应用于建筑物外观照明、景观照明、标识与指示性照明、室内空间展示照明、娱乐场所及舞台照明和视频屏幕，随着显示屏采用LED当背光源后，LED将打开了新的应用领域。
传统四元系AlGaInPLED中，上电极通常有五至七层金属层制成，其中与P型欧姆接触层连接的金属层采用金（Au），在其它的金属层中也还需要采用金（Au）或金铍（AuBe），因此，大大增加了LED的制造成本，降低了LED商业化进程和竞争力。
发明内容
鉴于上述传统LED的缺点，本发明提出一种用金属镍做欧姆接触的发光二极管。
本发明包括在基板一侧设置下电极，在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、P型欧姆接触层和上电极，其特征在于：所述P型欧姆接触层是掺杂Mg或C的InxGa(1-x)As或GaP材料层；所述上电极为2～3层金属层，连接在P型欧姆接触层上的金属层为金属镍层。
采用该结构以后，用金属镍取代了传统结构中的AuBe，成本得到了显著的降低，而且达到了上电极与P型欧姆接触层的良好欧姆接触。
进一步地，本发明所述Mg或C在P型欧姆接触层中的掺杂浓度为1e19～1e21。通过该设计，外延欧姆接触层的势垒比传统结构的势垒低了一个数量级，可以与镍金属形成欧姆接触。可以不需要Be原子的扩散，达到金属与半导体的欧姆接触。
本发明另一目的是提出以上产品的制作方法。
本发明方法包括在基板一侧依次生长形成DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层和P型欧姆接触层，在P型欧姆接触层上生长2～3层金，经刻蚀形成上电极，在基板另一侧生长形成下电极。特点是：在生长P型欧姆接触层时，以InxGa(1-x)As或GaP为材料，掺杂Mg或C；在制作上电极时，采用电子束或磁控溅射的方式，将金属镍镀在P型欧姆接触外延层的表面，再在300～550℃的条件下进行退火，然后再在金属镍层表面采用Ti、Al、Cr或Ni中的任意一种再依次制作1～2层金属层。
本工艺简单，与常规工艺条件相差无几，仅是在制作P型欧姆接触层时，在材料中使用Mg或C进行掺杂，并且，在制作上电极时，采用低价的金属镍，并采用特殊的退火温度，达到了上电极与P型欧姆接触层的完好的欧姆接触，而在其它上电极层的金属中采用Ti、Al、Cr或Ni中的任意一种。因此，本发明不仅达到了上电极与P型欧姆接触层的良好欧姆接触，而且无须采用金属Au，利于大大降低材料成本，利于推广使用。
当然，还可根据客户对产品的外观需要，在上电极表面生产形成Au装饰层。以提高产品的感观性。
进一步地，本发明：所述Mg或C在P型欧姆接触层中的掺杂浓度为1e19～1e21。在高浓度下，降低半导体的势垒，与金属更容易形成欧姆接触。
退火时，可以采用管式炉或者快速退火炉。
附图说明
图1为本发明产品的一种结构示意图。
图2为本发明产品的另一种结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
1、生产工艺：
如图1所示，在材料为GaAs的生长基板108上通过有机金属气相外延法在基板108同一侧依序生长DBR层107（选用的材料为：GaAs/AlGaAs）；N限制层106（选用的材料为：(AlxGa91-x))0.5In0.5P，其中，x为0至1，并以Si或Te进行掺杂，掺杂浓度为1e17～1e19）；有源层105（选用的材料为：AlxGa(1-x)InP）；P限制层104（选用的材料为：AlInP）；电流扩展层103（选用的材料为：GaP或(AlxGa(1-x))0.5In0.5P）；欧姆接触层202（选用的材料为：InxGa(1-x)As，其中以Mg或C进行掺杂，掺杂浓度为：1e19～1e21），形成完整的发光二极管外延结构。
芯片工艺制作：选用215和511溶液清洗，涂覆光刻胶，光刻尺寸为60至100微米，曝光5～15s，120℃烘烤30min，显影1min后吹干。利用电子束蒸发的方式在欧姆接触层202表面蒸镀电极层。
电极层中的欧姆接触金属选用Ni，采用电子束或磁控溅射的方式，将金属镍镀在P型欧姆接触外延层的表面，再在300～550℃的条件下进行退火，然后再在金属镍层表面依次制作Ti层和Al层。用蓝膜粘掉金属层，再浸入去胶液，去除多余的光刻胶，上电极201制作完成。
焊线电极选用金属Au或Al，阻挡层选用金属Ti。
经研磨，将GaAs的生长基板108减薄至160～190微米内，选用215溶液清洗后，利用热蒸发的方式，在GaAs的生长基板108表面蒸镀下电极109，金属选用AuGe，厚度500至2000埃。
以上的201电极制作工艺是利用光刻胶剥离的方式。
2、产品结构：
如图1所示，在基板108一侧设置下电极109，在基板108另一侧依次设置DBR层107、N限制层106、有源层105、P限制层104、电流扩展层103、P型欧姆接触层202和上电极201。在上电极201中，金属镍层201-1连接在P型欧姆接触层202上，在金属镍层201上依次设有Ti层201-2和Al层201-3。
实施例二：
如图2所示，在材料为GaAs的生长基板108上通过有机金属气相外延法在基板108同一侧依序生长DBR层107（选用的材料为：GaAs/AlGaAs）；N限制层106（选用的材料为：(AlxGa91-x))0.5In0.5P，其中，x为0至1，并以Si或Te进行掺杂，掺杂浓度为1e17～1e19）；有源层105（选用的材料为：AlxGa(1-x)InP）；P限制层104（选用的材料为：AlInP）；电流扩展层103（选用的材料为：GaP或(AlxGa(1-x))0.5In0.5P）；欧姆接触层202（选用的材料为：GaP，其中以Mg或C进行掺杂，掺杂浓度为：1e19～1e21），形成完整的发光二极管外延结构。
芯片工艺制作：选用215和511溶液清洗，涂覆光刻胶，光刻尺寸为60至100微米，曝光5～15s，120℃烘烤30min，显影1min后吹干。利用电子束蒸发的方式在欧姆接触层202表面蒸镀电极层。
电极层中的欧姆接触金属选用Ni，采用电子束或磁控溅射的方式，将金属镍镀在P型欧姆接触外延层的表面，再在400～500℃的条件下进行退火，然后再在金属镍层表面依次制作Al层和Cr层（或Ni层）。用蓝膜粘掉金属层，再浸入去胶液，去除多余的光刻胶，上电极201制作完成。还可在上电极201外蒸镀Au装饰层。
焊线电极选用金属Au或Al，阻挡层选用金属Ti。
经研磨，将GaAs的生长基板108减薄至160～190微米内，选用215溶液清洗后，利用热蒸发的方式，在GaAs的生长基板108表面蒸镀下电极109，金属选用AuGe，厚度500至2000埃。
以上的201电极制作工艺是利用湿法蚀刻的方式。
2、产品结构：
如图1所示，在基板108一侧设置下电极109，在基板108另一侧依次设置DBR层107、N限制层106、有源层105、P限制层104、电流扩展层103、P型欧姆接触层202和上电极201。在上电极201中，金属镍层201-1连接在P型欧姆接触层202上，在金属镍层201上依次设有Al层201-2和Cr层（或Ni层）201-3，以及Au装饰层201-4。
Claims (6)
1.一种低成本发光二极管，包括在基板一侧设置下电极，在基板另一侧依次设置DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层、P型欧姆接触层和上电极，其特征在于：所述P型欧姆接触层是掺杂Mg或C的InxGa(1-x)As或GaP材料层；所述上电极为2～3层金属层，连接在P型欧姆接触层上的金属层为金属镍层。
2.根据权利要求1所述低成本发光二极管，其特征在于：所述Mg或C在P型欧姆接触层中的掺杂浓度为1e19～1e21。
3.如权利要求1所述低成本发光二极管的制作方法，包括在基板一侧依次生长形成DBR层、N限制层、有源层、P限制层、电流扩展层和P型欧姆接触层，在P型欧姆接触层上生长2～3层金，经刻蚀形成上电极，在基板另一侧生长形成下电极；其特征在于：在生长P型欧姆接触层时，以InxGa(1-x)As或GaP为材料，掺杂Mg或C；采用电子束或磁控溅射的方式，将金属镍镀在P型欧姆接触外延层的表面，再在300～550℃的条件下进行退火，然后再在金属镍层表面采用Ti、Al、Cr或Ni中的任意一种再依次制作1～2层金属层。
4.根据权利要求3所述低成本发光二极管的制作方法，其特征在于：所述Mg或C在P型欧姆接触层中的掺杂浓度为1e19～1e21。
5.根据权利要求3或4所述低成本发光二极管的制作方法，其特征在于：所述退火时采用管式炉或者快速退火炉。
6.根据权利要求3所述低成本发光二极管的制作方法，其特征在于：在上电极表面生产形成Au装饰层。
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| CN (1) | CN105826437A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109546531A (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-29 | 株式会社沙迪克 | 发光器件的制造方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101017868A (zh) * | 2006-02-09 | 2007-08-15 | 三星电机株式会社 | 倒装发光器件 |
| CN101207171A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-06-25 | 厦门三安电子有限公司 | 一种氮化镓基半导体光电器件的制作方法 |
| CN101515568A (zh) * | 2008-02-20 | 2009-08-26 | 中国科学院半导体研究所 | InP衬底上集成增强型和耗尽型HEMT的制作方法 |
| CN101738748A (zh) * | 2008-11-12 | 2010-06-16 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制备高速电吸收调制器的方法 |
| CN202084572U (zh) * | 2011-01-31 | 2011-12-21 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 氮化物发光二极管的欧姆接触电极 |
| CN102386239A (zh) * | 2010-08-31 | 2012-03-21 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种平面结构的磷化铟基pin开关二极管及其制备方法 |
| CN102709429A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-10-03 | 中国科学院半导体研究所 | 具有反射欧姆接触电极的紫外发光二极管的基片 |
| CN103578960A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-12 | 中国科学院微电子研究所 | 一种在SiC衬底背面制备欧姆接触的方法 |
| CN105449055A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-30 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种串联pn结发光二极管及其制作方法 |
-
2016
- 2016-05-25 CN CN201610350423.5A patent/CN105826437A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101017868A (zh) * | 2006-02-09 | 2007-08-15 | 三星电机株式会社 | 倒装发光器件 |
| CN101207171A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-06-25 | 厦门三安电子有限公司 | 一种氮化镓基半导体光电器件的制作方法 |
| CN101515568A (zh) * | 2008-02-20 | 2009-08-26 | 中国科学院半导体研究所 | InP衬底上集成增强型和耗尽型HEMT的制作方法 |
| CN101738748A (zh) * | 2008-11-12 | 2010-06-16 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制备高速电吸收调制器的方法 |
| CN102386239A (zh) * | 2010-08-31 | 2012-03-21 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种平面结构的磷化铟基pin开关二极管及其制备方法 |
| CN202084572U (zh) * | 2011-01-31 | 2011-12-21 | 杭州士兰明芯科技有限公司 | 氮化物发光二极管的欧姆接触电极 |
| CN102709429A (zh) * | 2012-05-23 | 2012-10-03 | 中国科学院半导体研究所 | 具有反射欧姆接触电极的紫外发光二极管的基片 |
| CN103578960A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-12 | 中国科学院微电子研究所 | 一种在SiC衬底背面制备欧姆接触的方法 |
| CN105449055A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-30 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种串联pn结发光二极管及其制作方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109546531A (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-29 | 株式会社沙迪克 | 发光器件的制造方法 |
| CN109546531B (zh) * | 2017-09-22 | 2020-12-22 | 株式会社沙迪克 | 发光器件的制造方法 |
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