CN108336210A - 高电压led光源及其制作方法 - Google Patents

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CN108336210A CN201810089085.3A CN201810089085A CN108336210A CN 108336210 A CN108336210 A CN 108336210A CN 201810089085 A CN201810089085 A CN 201810089085A CN 108336210 A CN108336210 A CN 108336210A
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Abstract

本申请公开了一种高电压LED光源及其制作方法，该高电压LED光源包括衬底、以及形成于所述衬底表面的多个独立的LED单元，每个所述LED单元分别包括依次形成于衬底上的N型GaN层、量子阱层、P型GaN层、ITO窗口层、SiO2钝化层、以及分别与所述ITO窗口层和N型GaN层电性连接的P电极和N电极，每个LED单元的P电极与相邻LED单元的N电极之间通过金属层电性串联，所述ITO窗口层的厚度为57.5nm的偶数倍。本发明的高压LED可以改善droop效率影响，制作的LED器件具有良好的出光效率。

Description

高电压LED光源及其制作方法
技术领域
本申请涉及半导体发光技术领域，特别是涉及一种高电压LED光源及其制作方法。
背景技术
大功率的LED，其通常工作在大电流下，电流扩展问题严重影响其性能。电流扩展不均容易导致电流拥挤，大大降低器件的发光效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高电压LED光源及其制作方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种高电压LED光源，包括衬底、以及形成于所述衬底表面的多个独立的LED单元，每个所述LED单元分别包括依次形成于衬底上的N型GaN层、量子阱层、P型GaN层、ITO窗口层、SiO2钝化层、以及分别与所述ITO窗口层和N型GaN层电性连接的P电极和N电极，每个LED单元的P电极与相邻LED单元的N电极之间通过金属层电性串联，所述ITO窗口层的厚度为57.5nm的偶数倍。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述ITO窗口层和P型GaN层之间设置有SiO2电流阻挡层，所述SiO2电流阻挡层对应于所述P电极的下方。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述SiO2电流阻挡层的厚度为90nm。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述ITO窗口层的厚度为230nm。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述衬底为上表面图形化的蓝宝石衬底。
优选的，在上述的高电压LED光源中，相邻的LED单元之间形成有沟槽，所述衬底的上表面构成所述沟槽的底部，所述沟槽具有倾斜的侧面。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述P电极和N电极的材料为Cr/Au金属。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述金属层的材料为Cr/Au金属。
优选的，在上述的高电压LED光源中，所述量子阱层采用InGaN/GaN结构。
本申请还公开了一种高电压LED光源的制作方法，包括步骤：
(1)、采用湿法腐蚀在蓝宝石衬底表面形成波纹状的规则图形；
(2)、采用气相外延生长方法制作外延层，包括依次在蓝宝石衬底表面依次生长N型GaN层、量子阱层和P型GaN层；量子阱层采用InGaN/GaN结构，量子阱层由1至6个量子阱且阱层厚度为4nm的量子阱组成；
(3)、外延层清洗：将形成有外延层的衬底加入到煮沸的丙酮和无水乙醇混合溶液中，然后用去离子水清洗，再依次用王水和去离子水清洗，最后氮气吹干；
(4)、采用PECVD方法在外延层上形成SiO2电流阻挡层；
(5)、采用电子束蒸发方法在外延层上表面沉积ITO薄膜；
(6)、光刻并腐蚀ITO薄膜，在氮气环境中进行退火；
(7)、采用电感耦合等离子体刻蚀方法刻蚀外延层，光刻至蓝宝石衬底表面形成沟槽，通过沟槽分隔出多个独立的LED单元，同时光刻至N型GaN层形成台阶部，沟槽具有倾斜的侧面；
(8)、采用PECVD方法沉积SiO2钝化层；
(9)、光刻并腐蚀SiO2钝化层，以形成P电极窗口和N电极窗口；
(10)、采用磁控溅射方法分别在P电极窗口和N电极窗口形成P电极和N电极，同时形成金属层将各LED单元电性连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的高压LED可以改善droop效率影响，制作的LED器件具有良好的出光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中高电压LED光源的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1所示，本申请实施例提供的一种高电压LED光源，包括衬底10、以及形成于衬底10表面的多个独立的LED单元20，每个LED单元20分别包括依次形成于衬底10上的N型GaN层21、量子阱层22、P型GaN层23、ITO窗口层24、SiO2钝化层25、以及分别与ITO窗口层24和N型GaN层21电性连接的P电极26和N电极27，每个LED单元20的P电极与相邻LED单元20的N电极之间通过金属层28电性串联，ITO窗口层24的厚度为57.5nm的偶数倍。
该技术方案中，ITO层作为电流扩展层，不仅可以使得P型GaN层23上的电流分布均匀，而且由于ITO为透明材质，不影响LED的出光。
进一步地，ITO窗口层24和P型GaN层23之间设置有SiO2电流阻挡层29，SiO2电流阻挡层对应于P电极的下方。
该技术方案中，LED工作时，P电极位置的电流密度很高，但是P电极为金属电极，不透光，导致下方的光无法出来，通过SiO2电流阻挡层可以使得电流更加分散，以提高发光效率。
在优选的实施例中，SiO2电流阻挡层的厚度为90nm。
在优选的实施例中，ITO窗口层24的厚度为230nm。
进一步地，衬底10为上表面图形化的蓝宝石衬底10。
该技术方案中，图形化的蓝宝石衬底10(PSS)，可以提高上方外延层结构的质量，减少缺陷的密度，还可以提高发光效率。
进一步地，相邻的LED单元20之间形成有沟槽，衬底10的上表面构成沟槽的底部，沟槽具有倾斜的侧面。
该技术方案中，沟槽可以实现相邻LED单元20之间的绝缘隔离，由于其侧面具有一定的倾斜度，可以增加侧面的出光效率。
在优选的实施例中，P电极和N电极的材料为Cr/Au金属。
在优选的实施例中，金属层的材料为Cr/Au金属。
在优选的实施例中，量子阱层22采用InGaN/GaN结构。
上述高电压LED光源的制作方法，包括步骤：
(1)、采用湿法腐蚀在蓝宝石衬底10表面形成波纹状的规则图形；
(2)、采用气相外延生长方法制作外延层，包括依次在蓝宝石衬底10表面依次生长N型GaN层21、量子阱层22和P型GaN层23；量子阱层22采用InGaN/GaN结构，量子阱层22由1至6个量子阱且阱层厚度为4nm的量子阱组成；
(3)、外延层清洗：将形成有外延层的衬底10加入到煮沸的丙酮和无水乙醇混合溶液中，然后用去离子水清洗，再依次用王水和去离子水清洗，最后氮气吹干；
(4)、采用PECVD方法在外延层上形成SiO2电流阻挡层；
(5)、采用电子束蒸发方法在外延层上表面沉积ITO薄膜；
(6)、光刻并腐蚀ITO薄膜，在氮气环境中进行退火；
(7)、采用电感耦合等离子体刻蚀方法刻蚀外延层，光刻至蓝宝石衬底10表面形成沟槽，通过沟槽分隔出多个独立的LED单元20，同时光刻至N型GaN层21形成台阶部，沟槽具有倾斜的侧面；
(8)、采用PECVD方法沉积SiO2钝化层；
(9)、光刻并腐蚀SiO2钝化层，以形成P电极窗口和N电极窗口；
(10)、采用磁控溅射方法分别在P电极窗口和N电极窗口形成P电极和N电极，同时形成金属层将各LED单元20电性连接。
综上所述，本发明的高压LED可以改善droop效率影响，制作的LED器件具有良好的出光效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种高电压LED光源，其特征在于，包括衬底、以及形成于所述衬底表面的多个独立的LED单元，每个所述LED单元分别包括依次形成于衬底上的N型GaN层、量子阱层、P型GaN层、ITO窗口层、SiO2钝化层、以及分别与所述ITO窗口层和N型GaN层电性连接的P电极和N电极，每个LED单元的P电极与相邻LED单元的N电极之间通过金属层电性串联，所述ITO窗口层的厚度为57.5nm的偶数倍。
2.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述ITO窗口层和P型GaN层之间设置有SiO2电流阻挡层，所述SiO2电流阻挡层对应于所述P电极的下方。
3.根据权利要求2所述的高电压LED光源，其特征在于，所述SiO2电流阻挡层的厚度为90nm。
4.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述ITO窗口层的厚度为230nm。
5.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述衬底为上表面图形化的蓝宝石衬底。
6.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，相邻的LED单元之间形成有沟槽，所述衬底的上表面构成所述沟槽的底部，所述沟槽具有倾斜的侧面。
7.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述P电极和N电极的材料为Cr/Au金属。
8.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述金属层的材料为Cr/Au金属。
9.根据权利要求1所述的高电压LED光源，其特征在于，所述量子阱层采用InGaN/GaN结构。
10.一种高电压LED光源的制作方法，其特征在于，包括步骤：
(1)、采用湿法腐蚀在蓝宝石衬底表面形成波纹状的规则图形；
(2)、采用气相外延生长方法制作外延层，包括依次在蓝宝石衬底表面依次生长N型GaN层、量子阱层和P型GaN层；量子阱层采用InGaN/GaN结构，量子阱层由1至6个量子阱且阱层厚度为4nm的量子阱组成；
(3)、外延层清洗：将形成有外延层的衬底加入到煮沸的丙酮和无水乙醇混合溶液中，然后用去离子水清洗，再依次用王水和去离子水清洗，最后氮气吹干；
(4)、采用PECVD方法在外延层上形成SiO2电流阻挡层；
(5)、采用电子束蒸发方法在外延层上表面沉积ITO薄膜；
(6)、光刻并腐蚀ITO薄膜，在氮气环境中进行退火；
(7)、采用电感耦合等离子体刻蚀方法刻蚀外延层，光刻至蓝宝石衬底表面形成沟槽，通过沟槽分隔出多个独立的LED单元，同时光刻至N型GaN层形成台阶部，沟槽具有倾斜的侧面；
(8)、采用PECVD方法沉积SiO2钝化层；
(9)、光刻并腐蚀SiO2钝化层，以形成P电极窗口和N电极窗口；
(10)、采用磁控溅射方法分别在P电极窗口和N电极窗口形成P电极和N电极，同时形成金属层将各LED单元电性连接。
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WO2020062379A1 (zh) * 2018-09-29 2020-04-02 南京邮电大学 悬空p-n结量子阱基串联阵列能量系统及制备方法
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