CN106206893A - 一种提高ito电流扩展的发光二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高ITO电流扩展的发光二极管，衬底上形成外延层，外延层上形成欧姆接触层，欧姆接触层上形成ITO电流扩展层，该ITO电流扩展层由低面阻值ITO层和高面阻值ITO层构成；欧姆接触层上生长底层低面阻值ITO层，在底层低面阻值ITO层上循环生长高面阻值ITO层、低面阻值ITO层，最顶层为低面阻值ITO层，最顶层的低面阻值ITO层连接P型电极；低面阻值ITO层和高面阻值ITO层由SnO2和In2O3构成。本发明还公开一种提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法。本发明有效提高ITO电流扩展效果，减小电极的遮光面积，提高有源区光的萃取率，提高芯片可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种提高ITO电流扩展的发光二极管及其制作方法。
背景技术
如图1所示，现有技术揭示的一种发光二极管结构，衬底10上由下至上依次外延缓冲层20、非故意掺杂层30、第一型导电层40、有源区50、电子阻挡层60、第二型导电层70、欧姆接触层80和ITO电流扩展层90。
通常，ITO电流扩展层90为单层的氧化铟锡材料，然而，随着对芯片功率提高需求越来越大，使得芯片面积越做越大，使得所述ITO电流扩展层的扩展效果有限。
为提高ITO电流扩展层的扩展效果，现有技术通常增加扩展电极来提高电流扩展效果，然而，扩展电极的引入，不仅增加了电极遮光面积，减少了一部分光的萃取，还增加了芯片工艺的复杂度及成本，且带来芯片可靠性变差的隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高ITO电流扩展的发光二极管及其制作方法，以有效提高ITO电流扩展效果而无须增加扩展电极，达到同样的电流扩展效果；减小电极的遮光面积，提高有源区光的萃取率；降低芯片工艺的复杂度及成本，提高芯片可靠性。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种提高ITO电流扩展的发光二极管，衬底上形成外延层，外延层上形成欧姆接触层，欧姆接触层上形成ITO电流扩展层，该ITO电流扩展层由低面阻值ITO层和高面阻值ITO层构成；欧姆接触层上生长底层低面阻值ITO层，在底层低面阻值ITO层上循环生长高面阻值ITO层、低面阻值ITO层，最顶层为低面阻值ITO层，最顶层的低面阻值ITO层连接P型电极；低面阻值ITO层和高面阻值ITO层由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
进一步，衬底与外延层之间依次生成缓冲层和非故意掺杂层，缓冲层与衬底接触，而非故意掺杂层与外延层接触。
进一步，外延层中有源区与第二型导电层之间生长电子阻挡层。
进一步，单个周期的低面电阻ITO层的厚度大于高面电阻ITO层，且高面电阻ITO层的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层和高面电阻ITO层的厚度小于15nm。
一种提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，在衬底上生长外延层，在外延层上蒸镀SiO2，蚀刻SiO2并保留电极区域的SiO2作为电流阻挡层；
二，在电流阻挡层上及其它区域的外延层上制作底层低面电阻ITO层；
三，在电流阻挡层周围设置分离槽，隔离电流阻挡层上的ITO层与外延层上的ITO层；
四，制作电极于电流阻挡层上的ITO层，且电极面积小于电流阻挡层面积；
五，高温退火合金，使得低面电阻ITO层与外延层形成欧姆接触，同时使得电流阻挡层上的低面电阻ITO层与电极形成欧姆接触；
六，在底层低面电阻ITO层上循坏生长若干层高/低面电阻ITO层，且与电极无连接；
七，最顶层为低面电阻ITO层，且最顶层低面电阻ITO层设置在电流阻挡层上的底层低面电阻ITO层上，与P型电极形成连接；低面阻值ITO层和高面阻值ITO层由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
进一步，步骤六中，单个周期的低面电阻ITO层的厚度大于高面电阻ITO层，且高面电阻ITO层的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层和高面电阻ITO层的厚度小于15nm。
进一步，在衬底与外延层之间依次生长缓冲层和非故意掺杂层，缓冲层与衬底接触，而非故意掺杂层与外延层接触。
采用上述方案后，本发明采用面电阻不同的ITO材料间隔构成ITO电流扩展层：采用低面电阻ITO层与高面电阻ITO层交替构成。由于面电阻不同，从低面电阻向高面电阻传导有电流阻挡效果，使得电流在低面电阻ITO层能扩展得更远。经过多次的电流阻挡后，电流能多级扩散，流到离电极较远的边缘区域。有效提高ITO电流扩展效果而无须增加扩展电极，达到同样的电流扩展效果。减小了电极的遮光面积，提高了有源区光的萃取率；降低了芯片工艺的复杂度及成本，提高了芯片可靠性。
采用低面电阻ITO层与外延材料接触，以及采用低面电阻ITO层设置于顶层，与电极结构接触。有效增加ITO层与外延层和电极的欧姆接触，降低接触电阻，提高芯片的发光效率。
采用上述制作方法，可以避免ITO合金、电极合金因高温扩散导致的不同构成组分的ITO材料变成材料相同而失效。采用电极与ITO层的连接结构，使得电流有效扩展。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
标号说明
衬底10 缓冲层20
非故意掺杂层30 第一型导电层40
有源区50 电子阻挡层60
第二型导电层70 欧姆接触层80
ITO电流扩展层90
衬底1 缓冲层2
非故意掺杂层3 非故意掺杂层3
外延层4 第一型导电层41
有源区42 电子阻挡层43
第二型导电层44 欧姆接触层5
ITO电流扩展层6 低面阻值ITO层61
高面阻值ITO层62。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
请参阅图2所述，本发明揭示的一种提高ITO电流扩展的发光二极管，衬底1上形成缓冲层2，缓冲层2上形成非故意掺杂层3，非故意掺杂层3上形成外延层4，本实施例中，外延层4由形成于非故意掺杂层3上的第一型导电层41（GaN）,形成于第一型导电层41（GaN）上的有源区42，形成于有源区42上的电子阻挡层43（AlGaN），及形成于电子阻挡层43上的第二型导电层44（GaN）构成。
第二型导电层44（GaN）上形成欧姆接触层5，欧姆接触层5上形成ITO电流扩展层6，该ITO电流扩展层6由低面阻值ITO层61和高面阻值ITO层62构成。欧姆接触层5上生长底层低面阻值ITO层61，在底层低面阻值ITO层61上循环生长高面阻值ITO层62、低面阻值ITO层61，最顶层为低面阻值ITO层61，最顶层的低面阻值ITO层61连接P型电极。
低面阻值ITO层61和高面阻值ITO层62由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层61中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层61中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
单个周期的低面电阻ITO层61的厚度大于高面电阻ITO层62，且高面电阻ITO层62的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层61和高面电阻ITO层62的厚度小于15nm。
所述提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法，包括以下步骤：
一，在衬底1上生长缓冲层2，缓冲层2上生长非故意掺杂层3，非故意掺杂层3上生长外延层4，本实施例中，外延层4由形成于非故意掺杂层3上的第一型导电层41（GaN）,形成于第一型导电层41（GaN）上的有源区42，形成于有源区42上的电子阻挡层43（AlGaN），及形成于电子阻挡层43上的第二型导电层44（GaN）构成，在第二型导电层44上蒸镀SiO2，蚀刻SiO2并保留电极区域的SiO2作为电流阻挡层。
二，在电流阻挡层上及其它区域的外延层上制作底层低面电阻ITO层61。
三，在电流阻挡层周围设置分离槽，隔离电流阻挡层上的ITO层与外延层上的ITO层。
四，制作电极于电流阻挡层上的ITO层上，且电极面积小于电流阻挡层面积。
五，高温退火合金，使得低面电阻ITO层61与外延层4形成欧姆接触，形成欧姆接触层5，同时使得电流阻挡层上的低面电阻ITO层61与电极形成欧姆接触。
六，在底层低面电阻ITO层61上循坏生长若干层高/低面电阻ITO层（62、61），且与电极无连接。
七，最顶层为低面电阻ITO层61，且最顶层低面电阻ITO层61设置在电流阻挡层上的底层低面电阻ITO层61上，与P型电极形成连接；低面阻值ITO层61和高面阻值ITO层62由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层61中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层62中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
单个周期的低面电阻ITO层61的厚度大于高面电阻ITO层62，且高面电阻ITO层62的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层61和高面电阻ITO层62的厚度小于15nm。
本发明采用面电阻不同的ITO材料间隔构成ITO电流扩展层：采用低面电阻ITO层与高面电阻ITO层交替构成。由于面电阻不同，从低面电阻向高面电阻传导有电流阻挡效果，使得电流在低面电阻ITO层能扩展得更远。经过多次的电流阻挡后，电流能多级扩散，流到离电极较远的边缘区域。有效提高ITO电流扩展效果而无须增加扩展电极，达到同样的电流扩展效果。减小了电极的遮光面积，提高了有源区光的萃取率；降低了芯片工艺的复杂度及成本，提高了芯片可靠性。
采用低面电阻ITO层与外延材料接触，以及采用低面电阻ITO层设置于顶层，与电极结构接触。有效增加ITO层与外延层和电极的欧姆接触，降低接触电阻，提高芯片的发光效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (7)
1.一种提高ITO电流扩展的发光二极管，其特征在于：衬底上形成外延层，外延层上形成欧姆接触层，欧姆接触层上形成ITO电流扩展层，该ITO电流扩展层由低面阻值ITO层和高面阻值ITO层构成；欧姆接触层上生长底层低面阻值ITO层，在底层低面阻值ITO层上循环生长高面阻值ITO层、低面阻值ITO层，最顶层为低面阻值ITO层，最顶层的低面阻值ITO层连接P型电极；低面阻值ITO层和高面阻值ITO层由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
2.如权利要求1所述的一种提高ITO电流扩展的发光二极管，其特征在于：衬底与外延层之间依次生成缓冲层和非故意掺杂层，缓冲层与衬底接触，而非故意掺杂层与外延层接触。
3.如权利要求1所述的一种提高ITO电流扩展的发光二极管，其特征在于：外延层中有源区与第二型导电层之间生长电子阻挡层。
4.如权利要求1所述的一种提高ITO电流扩展的发光二极管，其特征在于：单个周期的低面电阻ITO层的厚度大于高面电阻ITO层，且高面电阻ITO层的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层和高面电阻ITO层的厚度小于15nm。
5.一种提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，在衬底上生长外延层，在外延层上蒸镀SiO2，蚀刻SiO2并保留电极区域的SiO2作为电流阻挡层；
二，在电流阻挡层上及其它区域的外延层上制作底层低面电阻ITO层；
三，在电流阻挡层周围设置分离槽，隔离电流阻挡层上的ITO层与外延层上的ITO层；
四，制作电极于电流阻挡层上的ITO层，且电极面积小于电流阻挡层面积；
五，高温退火合金，使得低面电阻ITO层与外延层形成欧姆接触，同时使得电流阻挡层上的低面电阻ITO层与电极形成欧姆接触；
六，在底层低面电阻ITO层上循坏生长若干层高/低面电阻ITO层，且与电极无连接；
七，最顶层为低面电阻ITO层，且最顶层低面电阻ITO层设置在电流阻挡层上的底层低面电阻ITO层上，与P型电极形成连接；低面阻值ITO层和高面阻值ITO层由SnO2和In2O3构成，低面电阻ITO层中的SnO2重量比例为6%＜SnO2＜10%；高面电阻ITO层中的SnO2重量比例为2%＜SnO2＜6%。
6.如权利要求5所述的一种提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法，其特征在于：步骤六中，单个周期的低面电阻ITO层的厚度大于高面电阻ITO层，且高面电阻ITO层的厚度≦3nm，单个循环低面电阻ITO层和高面电阻ITO层的厚度小于15nm。
7.如权利要求5所述的一种提高ITO电流扩展的发光二极管制作方法，其特征在于：在衬底与外延层之间依次生长缓冲层和非故意掺杂层，缓冲层与衬底接触，而非故意掺杂层与外延层接触。
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