CN106206894A - 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法 - Google Patents

一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106206894A
CN106206894A CN201610567043.7A CN201610567043A CN106206894A CN 106206894 A CN106206894 A CN 106206894A CN 201610567043 A CN201610567043 A CN 201610567043A CN 106206894 A CN106206894 A CN 106206894A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
high value
gan
barrier layer
current barrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610567043.7A
Other languages
English (en)
Inventor
陈凯轩
姜伟
林志伟
卓祥景
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen Changelight Co Ltd
Original Assignee
Xiamen Changelight Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen Changelight Co Ltd filed Critical Xiamen Changelight Co Ltd
Priority to CN201610567043.7A priority Critical patent/CN106206894A/zh
Publication of CN106206894A publication Critical patent/CN106206894A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/81Bodies
    • H10H20/816Bodies having carrier transport control structures, e.g. highly-doped semiconductor layers or current-blocking structures
    • H10H20/8162Current-blocking structures
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01Manufacture or treatment
    • H10H20/011Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers
    • H10H20/013Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials
    • H10H20/0137Manufacture or treatment of bodies, e.g. forming semiconductor layers having light-emitting regions comprising only Group III-V materials the light-emitting regions comprising nitride materials

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,由衬底、基础GaN外延层、高阻值GaN电流阻挡层、透明导电层、顶电极和侧面电极组成;在衬底上依次生长基础GaN外延层和高阻值GaN外延层,将基础GaN外延层部分刻蚀掉形成台面,将高阻值GaN外延层部分刻蚀掉形成高阻值GaN电流阻挡层,在台面和高阻值GaN电流阻挡层上覆盖透明导电层,在透明导电层上设置与高阻值GaN电流阻挡层对应的顶电极,在台面的侧方设置侧面电极。本发明通过在基础GaN外延层上直接外延生长一层高阻值GaN外延层进而形成高阻值GaN电流阻挡层,从而解决了GaN外延层与电流阻挡层结合力较弱的问题,并且提高了发光二极管产品的制作效率,降低制作成本。

Description

一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域,特别是一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法。
背景技术
在发光二极管中,从顶电极注入的电流会直接流入顶电极下方的有源区,因此有源区发出的光会被不透明的电极所遮蔽,导致发光二极管的光萃取效率降低。解决该问题的方法之一是在顶电极下方增加一层电流阻挡层。该电流阻挡层能够阻止电流直接流入顶电极下方的有源区,使电流扩展到未被顶电极所遮蔽的芯片区域,从而提高发光二极管的光萃取效率。
如图1所示,在传统的氮化镓(GaN)发光二极管芯片的制作工艺中,在衬底1上使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长基础GaN外延层2,经过光刻和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制作出台面,然后使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基础GaN外延层2上生长一层SiO2绝缘层,再采用光刻和化学腐蚀的方法,将SiO2绝缘层部分刻蚀掉,只留下与顶电极5相对应的部分,这部分被留下的SiO2绝缘层就是传统的电流阻挡层3,再然后使用电子束蒸镀(E-Gun)或者溅射(sputter)的方法生长ITO透明导电层4,最后制作顶电极5和侧面电极6。
采用上述传统方法制作的电流阻挡层有三个弊端:
(1)基础GaN外延层2与SiO2电流阻挡层3属于不同种材料,两者之间的结合力较弱;
(2)使用PECVD生长SiO2绝缘层之前,需要对基础GaN外延层2的表面进行清洁,若清洁不彻底就会使基础GaN外延层2的表面受到污染,导致基础GaN外延层2与SiO2电流阻挡层3之间的结合力变弱;
(3)SiO2电流阻挡层3无法使用MOCVD直接生长,而需要另外使用PECVD机台进行生长,从而增加了整个制作流程的工艺步骤,因此也增加了发光二极管的制作成本。
有鉴于此,为了克服上述缺陷,本发明人提出一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法,本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法,通过在基础的GaN外延层上再生成一高阻值GaN外延层进而形成高阻值GaN电流阻挡层,使其能够阻挡电流,从而解决了GaN外延层与电流阻挡层结合力较弱的问题,并且提高了发光二极管产品的制作效率,降低制作成本。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,由衬底、基础GaN外延层、高阻值GaN电流阻挡层、透明导电层、顶电极和侧面电极组成;在衬底上依次生长基础GaN外延层和高阻值GaN外延层,将基础GaN外延层部分刻蚀掉形成台面,将高阻值GaN外延层部分刻蚀掉形成高阻值GaN电流阻挡层,在台面和高阻值GaN电流阻挡层上覆盖透明导电层,在透明导电层上设置与高阻值GaN电流阻挡层对应的顶电极,在台面的侧方设置侧面电极。
所述高阻值GaN电流阻挡层采用掺杂有Fe元素的GaN材料。
所述Fe元素来源于金属有机源,其可以是二茂铁。
所述高阻值GaN电流阻挡层中Fe元素的浓度范围为1x1018cm-3-1x1020cm-3
所述高阻值GaN电流阻挡层中Fe元素的浓度范围为5x1018cm-3到5x1019cm-3
所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为50-10000Å。
所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为500-5000Å。
所述基础GaN外延层至少包含由下至上排列的缓冲层、非故意掺杂层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。
一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管的制作方法,包括以下步骤:
步骤一、在衬底上采用MOCVD生长基础GaN外延层;
步骤二、在基础GaN外延层上采用MOCVD生长高阻值GaN外延层;
步骤三、在基础GaN外延层上光刻和ICP刻蚀制作出台面,同时将高阻值GaN外延层部分刻蚀掉,留下位于台面上的部分作为高阻值GaN电流阻挡层;
步骤四、在台面以及高阻值GaN电流阻挡层上采用E-Gun或sputter方法生长透明导电层;
步骤五、将顶电极设置在透明导电层上且使顶电极位于高阻值GaN电流阻挡层的正上方,将侧面电极设置在台面的侧方。
所述高阻值GaN外延层的生长温度为800-1100℃,生长压力为50-500Torr。
采用上述方案后,本发明具有以下优点:
一、基础GaN外延层与高阻值GaN电流阻挡层属于同类材料,基础GaN外延层与高阻值GaN电流阻挡层之间比传统的基础GaN外延层与SiO2电流阻挡层之间有更好的粘附性;
二、由于高阻值GaN电流阻挡层是直接在基础GaN外延层上外延生长的,对于基础GaN外延层与高阻值GaN电流阻挡层可采用同样的方法来生长,如都采用MOCVD,在生长高阻值GaN电流阻挡层之前不需要对基础GaN外延层的表面进行清洁,因此也就减小了基础GaN外延层的表面受到污染的概率,进一步提高了基础GaN外延层与高阻值GaN电流阻挡层之间的结合力;
三、进一步,高阻值GaN电流阻挡层是直接在MOCVD中外延生长的,不需要另外使用PECVD机台进行生长,从而减少了整个制作流程的工艺步骤,因此提高了发光二极管产品的制作效率。
附图说明
图1是现有发光二极管的结构示意图;
图2是本发明发光二极管制作时生长出基础GaN外延层和高阻值GaN外延层时的结构示意图;
图3是本发明具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管的结构示意图。
标号说明
衬底1,基础GaN外延层2,电流阻挡层3,透明导电层4,顶电极5,侧面电极6;
衬底10,基础GaN外延层20,台面20a,高阻值GaN外延层30,高阻值GaN电流阻挡层30a,透明导电层40,顶电极50,侧面电极60。
具体实施方式
如图3所示,本发明揭示的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,由衬底10、基础GaN外延层20、高阻值GaN电流阻挡层30a、透明导电层40、顶电极50和侧面电极60组成;在衬底10上依次生长基础GaN外延层20和高阻值GaN外延层30,将基础GaN外延层20部分刻蚀掉形成台面20a,将高阻值GaN外延层30部分刻蚀掉形成高阻值GaN电流阻挡层30a,在台面20a和高阻值GaN电流阻挡层30a上覆盖透明导电层40,在透明导电层40上设置与高阻值GaN电流阻挡层30a对应的顶电极50,在台面的侧方设置侧面电极60。
其中,高阻值GaN电流阻挡层30a采用掺杂有Fe元素的GaN材料,Fe元素来源于金属有机源,其可以是MO源中的二茂铁。非故意掺杂的GaN外延层一般呈现N型,而Fe元素在GaN中形成深受主能级成为电子陷阱,因此可以补偿GaN中的背景载流子,从而形成高阻值的绝缘GaN材料。
本实施例中,高阻值GaN电流阻挡层30a中Fe元素的浓度范围为1x1018cm-3-1x1020cm-3,优选的,高阻值GaN电流阻挡层30a中Fe元素的浓度范围为5x1018cm-3到5x1019cm-3。所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为50-10000Å,优选的,所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为500-5000Å,1Å=10-7mm。
所述基础GaN外延层20至少包含由下至上排列的缓冲层、非故意掺杂层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。
一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管的制作方法,包括以下步骤:
步骤一、在衬底10上采用MOCVD生长基础GaN外延层20;
步骤二、在基础GaN外延层20上采用MOCVD生长高阻值GaN外延层30;生长上述基础GaN外延层20和高阻值GaN外延层30后,结果如图2所示;
步骤三、在基础GaN外延层20上光刻和ICP刻蚀制作出台面20a,同时将高阻值GaN外延层30部分刻蚀掉,留下位于台面上的部分作为高阻值GaN电流阻挡层30a;
步骤四、在台面20a以及高阻值GaN电流阻挡层30a上采用E-Gun或sputter方法生长透明导电层40;
步骤五、最后,将顶电极50设置在透明导电层40上且使顶电极50位于高阻值GaN电流阻挡层30a的正上方,将侧面电极60设置在台面20a的侧方,得到如图3所示的发光二极管。
其中,所述高阻值GaN外延层30的生长温度为800-1100℃,生长压力为50-500Torr。
以上仅为本发明的具体实施例,并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化,均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:由衬底、基础GaN外延层、高阻值GaN电流阻挡层、透明导电层、顶电极和侧面电极组成;在衬底上依次生长基础GaN外延层和高阻值GaN外延层,将基础GaN外延层部分刻蚀掉形成台面,将高阻值GaN外延层部分刻蚀掉形成高阻值GaN电流阻挡层,在台面和高阻值GaN电流阻挡层上覆盖透明导电层,在透明导电层上设置与高阻值GaN电流阻挡层对应的顶电极,在台面的侧方设置侧面电极。
2.如权利要求1所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述高阻值GaN电流阻挡层采用掺杂有Fe元素的GaN材料。
3.如权利要求2所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述Fe元素来源于金属有机源,其可以是二茂铁。
4.如权利要求2所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述高阻值GaN电流阻挡层中Fe元素的浓度范围为1x1018cm-3-1x1020cm-3
5.如权利要求4所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述高阻值GaN电流阻挡层中Fe元素的浓度范围为5x1018cm-3到5x1019cm-3
6.如权利要求2所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为50-10000Å。
7.如权利要求6所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述高阻值GaN电流阻挡层的厚度范围为500-5000Å。
8.如权利要求1所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管,其特征在于:所述基础GaN外延层至少包含由下至上排列的缓冲层、非故意掺杂层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。
9.一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、在衬底上采用MOCVD生长基础GaN外延层;
步骤二、在基础GaN外延层上采用MOCVD生长高阻值GaN外延层;
步骤三、在基础GaN外延层上光刻和ICP刻蚀制作出台面,同时将高阻值GaN外延层部分刻蚀掉,留下位于台面上的部分作为高阻值GaN电流阻挡层;
步骤四、在台面以及高阻值GaN电流阻挡层上采用E-Gun或sputter方法生长透明导电层;
步骤五、将顶电极设置在透明导电层上且使顶电极位于高阻值GaN电流阻挡层的正上方,将侧面电极设置在台面的侧方。
10.如权利要求9所述的一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管的制作方法,其特征在于,所述高阻值GaN外延层的生长温度为800-1100℃,生长压力为50-500Torr。
CN201610567043.7A 2016-07-19 2016-07-19 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法 Pending CN106206894A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610567043.7A CN106206894A (zh) 2016-07-19 2016-07-19 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610567043.7A CN106206894A (zh) 2016-07-19 2016-07-19 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106206894A true CN106206894A (zh) 2016-12-07

Family

ID=57493925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610567043.7A Pending CN106206894A (zh) 2016-07-19 2016-07-19 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106206894A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111962018A (zh) * 2019-09-20 2020-11-20 深圳市晶相技术有限公司 一种半导体外延结构及其应用与制造方法
CN111987198A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 西安电子科技大学 基于Fe掺杂的GaN基横向结构发光二极管及制作方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101276792A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 富士通株式会社 半导体外延衬底、化合物半导体器件及其制造方法
CN102916045A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 富士通株式会社 半导体器件和用于制造半导体器件的方法
CN103035698A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 富士通株式会社 半导体器件
CN103117344A (zh) * 2013-02-05 2013-05-22 海迪科(南通)光电科技有限公司 Led发光器件及其制备方法
CN103715339A (zh) * 2013-12-10 2014-04-09 西安交通大学 一种氮化镓基发光二极管及其制备方法
CN104022200A (zh) * 2013-02-28 2014-09-03 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法
KR20150020642A (ko) * 2015-01-12 2015-02-26 광전자 주식회사 질화갈륨 전류차단층을 가진 인듐질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조 방법
CN104701359A (zh) * 2015-03-10 2015-06-10 苏州能屋电子科技有限公司 垂直结构AlGaN/GaN HEMT器件及其制作方法
CN105442045A (zh) * 2015-06-25 2016-03-30 苏州纳维科技有限公司 低杂质浓度半绝缘GaN单晶及其制备方法与应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101276792A (zh) * 2007-03-30 2008-10-01 富士通株式会社 半导体外延衬底、化合物半导体器件及其制造方法
CN102916045A (zh) * 2011-08-01 2013-02-06 富士通株式会社 半导体器件和用于制造半导体器件的方法
CN103035698A (zh) * 2011-09-28 2013-04-10 富士通株式会社 半导体器件
CN103117344A (zh) * 2013-02-05 2013-05-22 海迪科(南通)光电科技有限公司 Led发光器件及其制备方法
CN104022200A (zh) * 2013-02-28 2014-09-03 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种GaN基发光二极管芯片及其制备方法
CN103715339A (zh) * 2013-12-10 2014-04-09 西安交通大学 一种氮化镓基发光二极管及其制备方法
KR20150020642A (ko) * 2015-01-12 2015-02-26 광전자 주식회사 질화갈륨 전류차단층을 가진 인듐질화갈륨계 발광다이오드 및 그 제조 방법
CN104701359A (zh) * 2015-03-10 2015-06-10 苏州能屋电子科技有限公司 垂直结构AlGaN/GaN HEMT器件及其制作方法
CN105442045A (zh) * 2015-06-25 2016-03-30 苏州纳维科技有限公司 低杂质浓度半绝缘GaN单晶及其制备方法与应用

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111962018A (zh) * 2019-09-20 2020-11-20 深圳市晶相技术有限公司 一种半导体外延结构及其应用与制造方法
CN113224140A (zh) * 2019-09-20 2021-08-06 深圳市晶相技术有限公司 一种半导体基板上的薄膜生长方法及其应用
CN111987198A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 西安电子科技大学 基于Fe掺杂的GaN基横向结构发光二极管及制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102569574B (zh) 发光器件及其制造方法
CN102017193B (zh) 具有双面钝化的半导体发光器件
CN102456799B (zh) 半导体发光器件及其制造方法
CN102097558B (zh) 形成具有排热结构的垂直结构发光二极管的方法
KR101737981B1 (ko) 마이크로 어레이 형태의 질화물 발광 소자 및 그 제조 방법
CN103633200B (zh) 利用硅衬底制备垂直结构氮化镓基发光二极管器件的方法
US8466478B2 (en) Light emitting device utilizing rod structure
CN110265516B (zh) 一种深紫外led芯片及其制备方法
CN104576872A (zh) 一种半导体发光二极管芯片及其制作方法
CN102487111A (zh) 半导体发光芯片制造方法
CN103441196B (zh) 发光元件及其制造方法
CN105789397A (zh) 一种正装GaN LED芯片及其制作方法
CN104465929A (zh) 内嵌有源层的三族氮化物微纳发光器件及制备方法
KR20140146467A (ko) 발광 다이오드 및 그 제조 방법
CN102299226B (zh) 一种垂直结构发光二极管及其制造方法
CN104810448A (zh) 一种横向导通GaN基发光器件生长及制备方法
CN106206894A (zh) 一种具有高阻值GaN电流阻挡层的发光二极管及其制作方法
CN104241480A (zh) 一种大功率红外发光二极管制作方法
CN108400133B (zh) 一种同侧结构的深紫外led外延结构制备方法
CN102214743A (zh) 氮化镓基发光二极管电流阻挡层的制作方法
CN101807648B (zh) 引入式粗化氮极性面氮化镓基发光二极管及其制作方法
CN104617198A (zh) 利用ito区域性方阻变化改善电流扩展的发光二极管及制作方法
KR20130068448A (ko) 발광다이오드
CN106449922B (zh) 一种发光二极管的制作方法
CN105514226A (zh) 一种具有电流阻挡层的发光二极管及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161207