一种具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法技术

本发明专利技术提供一种具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，包括步骤：提供一衬底；在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成；利用具有遮光图形的耐高温材料的光刻板，结合退火工艺，使遮光图形下方的P型半导体层的镁未活化，从而形成电流阻挡层，而透光部分的P型半导体层进行镁活化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光器件的制作方法，更具体地为一种带有不同欧姆接触的电流阻挡层的发光二极管的制作方法。
技术介绍
固态发光器件的发光二极管具有低能耗,高寿命,稳定性好,体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效、使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。各种芯片的制程技术广泛应用于器件的设计，由于LED芯片的电流积聚效应，即电流主要集中在电极正下方的发光层部分区域，横向扩展比较小，电流分布很不均匀，导致局部电流密度过大，热量过高，大大降低了芯片的使用效率和寿命。同时，在此区域电流密度最大，自然发光强度也最大，但此区域出射的光绝大部分会被正上方的不透明电极所遮挡，导致LED的出光效率低。比较常用的解决方案是在LED器件结构中引入一电流阻挡层，阻挡层作为后引入的材料，存在制程复杂和粘附性等问题；美国专利US4864370就是采用该技术方法的典型，其在顶部焊盘下方置入一层不导电的S12作为电流阻挡层，通过S12层阻止电流注入正下方的发光层；由于S12层是后续工艺置入，必须多用一道黄光制程。由于LED芯片的电流积聚效应，电流阻挡层广泛应用于LED芯片结构中。常用的电流阻挡层有Si02、SixNy、SOG等透明绝缘材料，以及采用干蚀刻对GaN外延层的钝化等。这些传统的方式都需要增加工艺制程，消耗原材料等问题。
技术实现思路
为解决以上现有技术不足，本专利技术旨在提出。根据本专利技术的第一方面，，包括:提供一衬底；在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成；提供一具有遮光图形的耐高温材料光刻板，对P型半导体层进行退火，其中光刻板之透光部分下方的P型半导体层的镁被活化，光刻板之遮光图形下方的P型半导体层的镁未活化形成电流阻挡层。优选地，还包括在P型半导体层之上形成导电材料层。优选地，还包括在P型半导体层之上制作P电极，使得未进行镁活化的P型半导体层在法向投影面上其大小和位置与P电极大致相同。根据本专利技术的第二方面，，包括:提供一衬底；在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成；采用沉积方式在P型半导体层之上形成导电材料层；提供一具有遮光图形的耐高温材料的光刻板，对所述形成的导电材料层进行退火，其中光刻板之透光部分经快速退火形成结晶性好、欧姆接触好的电流扩展层，光刻板之遮光图形下方的导电材料层未进行快速退火形成结晶性差、欧姆接触差的材料，作为电流阻挡层。优选地，其退火工艺包括炉管退火或激光脉冲退火或闪光灯或钨丝灯快速退火或其任意组合。优选地，其电流阻挡层的阻值从中心位置向边缘位置逐渐减小。优选地，其光刻板材质为耐高温石英。优选地，其光刻板上遮光图形的材质为W或Mo或前述任意组合。优选地，其导电材料层为氧化铟锡或金属材料或金属化合物或前述任意组合。优选地，其金属材料或金属化合物包括Co或Cu或Ni或Ag或Au或Cr或Al或前述任意组合。优选地，其电流阻挡层和电流扩展层采用相同的方式沉积。优选地，其电流阻挡层和电流扩展层的沉积方式包括蒸发或溅射或化学沉积或前述任意组合。【附图说明】附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1-5为本专利技术实施例1的制作具有电流阻挡层的发光二极管流程示意图。图6~10为本专利技术实施例2的制作具有电流阻挡层的发光二极管流程示意图。图1f 16为本专利技术实施例3的制作具有电流阻挡层的发光二极管流程示意图。图17~19为本专利技术实施例4的制作具有电流阻挡层的发光二极管流程示意图。【具体实施方式】下面结合示意图对本专利技术的器件结构及其制备方法进行详细的描述，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。实施例1 如图1所示，提供一硅衬底100，在硅衬底上生长具有N型半导体层101、活性层和P型半导体层结构的GaN基外延膜，其中活性层未示出；生长完外延层后不进行退火。如图2和3所示，利用激光脉冲对P型半导体层102进行快速退火时，采用耐高温石英光刻板200，并在石英光刻板上制作钨(W)金属材料作为遮光图形201，使透光的部分正常达到快速升温过程形成镁活化P型半导体层102b，而不透光部分上升温度较慢，从而退火效果较差，镁活化效果差，电流扩展差，形成电流阻挡层102a，其中未进行镁活化的P型半导体层在法向投影面上其大小和位置与后续制作的P电极大致相同。如图4所示，在上述P型半导体层上制作导电材料层300，该导电材料层选用P型欧姆接触金属层，欧姆接触金属为Ni或氧化铟锡(ITO)等材料。如图5所示，在上述导电材料层300上制作P电极400，P电极的金属材料首选Ti/Pt/Au合金，厚度在0.5~10 μ m之间，也可以是包括Cr、N1、Co、Cu、Sn、Au在内的任何一种合金制成。由于硅衬底是导电的，所以可不用再制作N电极，最后进行单一化及测试，形成具有电流阻挡层的发光二极管。本实施例采用激光脉冲照射，可以使物体的表面达到快速升温的效果；而利用耐高温材料的石英光刻板，在石英板上制作钨等金属材料作遮光图形；快速升温过程中，用带有遮光图形的石英板挡住，遮光与透光部分的升温效果不同，从而对镁活化的效果不同，自由空穴浓度不同，使电流扩展不同；由于镁活化的差异，制作接触电极后，形成的电流扩展不同，从而达到电流阻挡层的效果。此外，将外延退火和电流阻挡层同时制作，对比常规的电流阻挡制作，可以减少一道单独的电流阻挡层制作过程，降低成本。采用外延层直接做电流阻挡层，可以避免电流阻挡层脱落等问题，而且外延层未受到破外损伤，不会产生老化等可靠度的问题。实施例2 如图6所示，提供一蓝宝石衬底100，在蓝宝石衬底上生长具有N型半导体层101、活性层和P型半导体层102结构的GaN基外延膜，其中活性层未示出；然后通过黄光光刻定义出P型发光区和N电极位置，利用干蚀刻方法，蚀刻出N电极位置以及切割走道，此道工艺为习知技术，故图中未示出。如图7所示，在P型半导体层102顶部利用低温磁控溅射法制作导电材料层300，导电材料层可选用氧化铟锡(ΙΤ0)或金属材料或金属化合物或前述任意组合，在本实施例优选ITO薄膜，厚度为lOnnTlOOOnm。如图8和9所示，利用钨丝灯对ITO薄膜进行快速退火时，采用耐高温石英光刻板200，并在石英光刻板上制作钨(W)金属材料作为遮光图形201，用于挡住ITO薄膜，由于钨丝灯照射具有迅速提高温度并结合快速降温以达到快速退火的功用，可以使得透光的部分正常达到快速升温过程形成结晶性好的电流扩展层300b，而不透光部分上升温度较慢，从而退火效果较差，结晶性较差，欧姆接触也不同，从而形成电流阻挡层300a。如图10所示，在上述遮光图形的区域上制备P电极400，同时在N电极位置制作N电极，P/N电极金属材料首选Cr/Pt/Au合金，厚度在0.5^10 μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，包括步骤：提供一衬底；在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成；提供一具有遮光图形的耐高温材料的光刻板，对P型半导体层进行退火，其中光刻板之透光部分下方的P型半导体层的镁被活化，光刻板之遮光图形下方的P型半导体层的镁未活化形成电流阻挡层。

【技术特征摘要】
1.一种具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，包括步骤: 提供一衬底； 在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成； 提供一具有遮光图形的耐高温材料的光刻板，对P型半导体层进行退火，其中光刻板之透光部分下方的P型半导体层的镁被活化，光刻板之遮光图形下方的P型半导体层的镁未活化形成电流阻挡层。2.一种具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，包括步骤: 提供一衬底； 在衬底上生长发光外延层，自下而上依次由N型半导体层、活性层和P型半导体层组成； 在P型半导体层之上形成导电材料层； 提供一具有遮光图形的耐高温材料的光刻板，对所述形成的导电材料层进行退火，其中光刻板之透光部分经快速退火形成结晶性好、欧姆接触好的电流扩展层，光刻板之遮光图形下方的导电材料层未进行快速退火形成结晶性差、欧姆接触差的材料，作为电流阻挡层。3.根据权利要求1所述的具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，其特征在于:还包括在P型半导体层之上形成导电材料层。4.根据权利要求1或2所述的具有电流阻挡层的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述退火工艺包括炉管退火或激光脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟志白，江彦志，张灿源，吴政，李佳恩，徐宸科，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35