一种垂直结构的发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种垂直结构的发光二极管及其制备方法，包含依次生成的外延层、ITO层、反射层和金属势垒层；所述的外延层由N‑GaN层、多量子阱层和P‑GaN层依次生成；所述的N‑GaN层上制备N‑电极；其中，在所述的外延层和ITO层之间还生成有绝缘层，该绝缘层图形化生长在P‑GaN层上。本发明专利技术通过生成在外延层和ITO层之间的绝缘层形成较大电阻，使电流更好的从N‑电极处扩展出去，解决电流拥堵的问题，改善漏蓝情况，形成不同折射率的叠层膜以提高发光二极管的亮度；并且可避免刻蚀到金属势垒层的情况发生，有效提高发光二极管的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直结构的发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及一种发光二极管及其制备方法，具体是指垂直结构的发光二极管及其制备方法，属于半导体制造的

技术介绍
由于GaN（氮化镓）基垂直结构的LED（LightEmittingDiode，发光二极管）具有散热好，能够承载大电流，发光强度高，耗电量小、寿命长等优点，因此在通用照明、景观照明、特种照明、汽车照明中被广泛应用，使得GaN基垂直结构的LED成为半导体器件的研究热点。如图1所示，为现有技术中的GaN基垂直结构的发光二极管，依次由EPI（外延）层1、ITO（氧化铟锡）层2、REF（反射）层3和Barrier（金属势垒）层4组成。其中，所述的EPI层1则依次由N-GaN层11、MQW（MultipleQuantumWell，多量子阱）层12和P-GaN层13组成。并且，在所述的N-GaN层11上设置有N-Pad5作为发光二极管的N-电极，而整个P-GaN层13则作为发光二极管的P-电极。由于GaN基垂直结构LED的电流是垂直流过整个器件，在高电流驱动下，N-电极下的光将会被N-电极吸收而降低垂直结构LED的发光强度。为了解决这一问题，通常在ITO层2蚀刻后且去胶前，利用Asher机台的O2Plasma（氧气等离子体）破坏图形化ITO层2以外区域的P-GaN层13。但是，此工艺的缺点在于，若Asher机台工艺或设备异常，未完全破坏P-GaN层13时，会导致漏蓝情况，不利于白光封测。同时，现有工艺的N-Mesa（N-台面）干法刻蚀至Barrier层4，极易刻蚀到金属，从而引起小电流可靠性的异常。基于上述，本专利技术提出一种新型垂直结构的发光二极管，解决现有技术中存在的缺点和限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种垂直结构的发光二极管及其制备方法，使电流更好的从N-电极处扩展出去，解决电流拥堵的问题，改善漏蓝情况，形成不同折射率的叠层膜以提高发光二极管的亮度；并且可避免刻蚀到金属势垒层的情况发生，有效提高发光二极管的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供一种垂直结构的发光二极管，包含依次生成的外延层、ITO层、反射层和金属势垒层；所述的外延层由N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层依次生成；所述的N-GaN层上制备N-电极；其中，在所述的外延层和ITO层之间还生成有绝缘层，该绝缘层图形化生长在P-GaN层上。所述的绝缘层图形化生长在P-GaN层上，且位于垂直对准N-电极的位置，以及位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置。所述的绝缘层采用绝缘材料SiO2生成。在本专利技术所述的发光二极管与其相邻的发光二极管之间的间隔位置处具有一刻蚀至绝缘层的台阶。本专利技术还提供一种垂直结构的发光二极管的制备方法，包含以下步骤：S1、在衬底上生长形成外延层；该外延层包含依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层；S2、在所述的P-GaN层上图形化生长绝缘层；S3、在所述的绝缘层上、以及未被该绝缘层覆盖的P-GaN层上沉积生成ITO层；S4、在所述的ITO层上依次沉积生成反射层和金属势垒层；S5、进行N-台面刻蚀，并在所述的N-GaN层上制备N-电极。所述的S2中，图形化生长绝缘层的方法为：使用浓度为10%的硅烷/氮气混合气体，以及N2O气体，在600mTorr的压强下，260℃的温度下，80W的功率下，先后分两次进行沉积，生成SiO2绝缘层。所述的绝缘层的厚度为3000Å～8000Å。所述的绝缘层图形化生长在P-GaN层上，且位于垂直对准N-电极的位置，以及位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置。所述的S5中，N-台面刻蚀具体为：去除衬底，刻蚀至N-GaN层；并且在相邻两个发光二极管之间的间隔位置处形成台阶，刻蚀至绝缘层。综上所述，本专利技术所提供的垂直结构的发光二极管及其制备方法，在外延层与ITO层之间图形化生成绝缘层，形成较大电阻，将垂直流经器件的电流更好的从N-电极处扩展出去，解决器件中电流拥堵的问题，改善漏蓝情况，从而形成不同折射率的叠层膜以提高发光二极管的亮度。并且，通过N-台面刻蚀，可避免刻蚀到金属势垒层的情况发生，有效提高发光二极管的可靠性。附图说明图1为现有技术中的GaN基垂直结构的发光二极管的结构示意图；图2～图5为本专利技术中的GaN基垂直结构的发光二极管的制备方法中对应各个步骤的结构示意图，且图5为本专利技术中制备完成的GaN基垂直结构的发光二极管的结构示意图。具体实施方式以下结合图2～图5，通过优选实施例对本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。如图5所示，为本专利技术所提供的GaN基垂直结构的发光二极管，包含依次生成的外延层1、ITO层2、反射层3和金属势垒层4；其中，所述的外延层1由N-GaN（N-氮化镓）层11、多量子阱层12和P-GaN层13依次生成；且在所述的N-GaN层11上制备N-电极5，在所述的金属势垒层4上键合连接硅（Si）层7。进一步，在所述的外延层1和ITO层2之间还生成有CB（绝缘）层6，该CB层6图形化生长在P-GaN层13上，且位于垂直对准N-电极5的位置，以及位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置。所述的CB层6采用绝缘材料SiO2（二氧化硅）生成。在本专利技术所述的发光二极管与其相邻的发光二极管之间的间隔位置处具有一刻蚀至CB层6的台阶。本专利技术还提供一种GaN基垂直结构的发光二极管的制备方法，具体包含以下步骤：如图2所示，在蓝宝石衬底8上生长形成UID-GaN缓冲层9，并在该UID-GaN缓冲层9上生长形成外延层1；所述的外延层1包含依次生长在UID-GaN缓冲层9上的N-GaN层11、多量子阱层12和P-GaN层13。如图2所示，接着在所述的P-GaN层13上图形化生长CB层6，位于垂直对准N-电极5的位置（该N-电极5将在后续步骤中制备），以及位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置。其中，图形化生长CB层6的具体方法为：使用浓度为10%的SiH4/N2气体（硅烷/氮气混合气体）70sccm（标准毫升/分钟），以及N2O气体（一氧化二氮气体）1000sccm，在600mTorr（微米汞柱）的压强下，260℃的温度下，80W的功率下，先后分两次进行沉积，生成致密性良好的SiO2薄膜层，其即为CB层6。该CB层6的厚度为3000Å～8000Å，优选为4000Å。如图3所示，在所述的CB层6上、以及未被CB层6覆盖的P-GaN层13上沉积生成ITO层2。如图4所示，在所述的ITO层2上依次沉积生成反射层3和金属势垒层4，并在金属势垒层4上键合连接硅层7。如图5所示，进行N-Mesa（N-台面）刻蚀，去除蓝宝石衬底8和UID-GaN缓冲层9，刻蚀至N-GaN层11；并且在相邻两个发光二极管之间的间隔位置处形成台阶，刻蚀至CB层6。之后，在N-GaN层11上制备N-电极5，其与生长在P-GaN层13上、且未位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置处的CB层6垂直对准。综上所述，本专利技术所提供的垂直结构的发光二极管及其制备方法，在外延层与ITO层之间图形化生成CB层，可形成较大电阻，从而将垂直流经器件的电流更好的从N-电极处扩展出去，解决器件中电流拥堵的问题，改善漏蓝情况，从而形成不同折射率的叠层膜以提高发光二极管的亮度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直结构的发光二极管，包含依次生成的外延层、ITO层、反射层和金属势垒层；所述的外延层由N‑GaN层、多量子阱层和P‑GaN层依次生成；所述的N‑GaN层上制备N‑电极；其特征在于，在所述的外延层和ITO层之间还生成有绝缘层，该绝缘层图形化生长在P‑GaN层上。

【技术特征摘要】
1.一种垂直结构的发光二极管，包含依次生成的外延层、ITO层、反射层和金属势垒层；所述的外延层由N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层依次生成；所述的N-GaN层上制备N-电极；其特征在于，在所述的外延层和ITO层之间还生成有绝缘层，该绝缘层图形化生长在P-GaN层上。2.如权利要求1所述的垂直结构的发光二极管，其特征在于，所述的绝缘层图形化生长在P-GaN层上，且位于垂直对准N-电极的位置，以及位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置。3.如权利要求2所述的垂直结构的发光二极管，其特征在于，所述的绝缘层采用绝缘材料SiO2生成。4.如权利要求1所述的垂直结构的发光二极管，其特征在于，在与其相邻发光二极管之间的间隔位置处具有一刻蚀至绝缘层的台阶。5.一种如权利要求1～4中任一项所述的垂直结构的发光二极管的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：S1、在衬底上生长形成外延层；该外延层包含依次生长的N-GaN层、多量子阱层和P-GaN层；S2、在所述的P-GaN层上图形化生长绝缘层；S3、在所述的绝缘层上...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓丽，朱酉良，王亚洲，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31