高压直流氮化镓基发光二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供的一种高压直流氮化镓基发光二极管及其制造方法，包括衬底以及设置在所述衬底上的多个外延层；其中所述外延层包括依次设置在所述衬底表面上的氮化镓缓冲层、n型氮化镓层、多量子阱有源层及p型氮化镓层；在所述外延层上设有ITO透明导电层，所述外延层与所述ITO透明导电层形成LED单胞；相邻的所述LED单胞之间通过金属线互联。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果如下：三维ITO透明导电层可以有效提高光输出功率；通过调整ICP刻蚀工艺参数使梯形隔离沟槽的底角为120度～150度之间，以便互联金属线可以保形覆盖在隔离沟槽上，从而提高产品良率。

High voltage DC gallium nitride based light emitting diode and manufacturing method thereof

The invention provides a high voltage DC GaN based light emitting diode and its manufacturing method, which comprises a plurality of substrate and epitaxial layer disposed on the substrate; wherein the epitaxial layer includes successively arranged on the surface of the substrate on the GaN buffer layer, N type gallium nitride layer, a multiple quantum well active layer and P type gallium nitride ITO layer; the transparent conductive layer is arranged in the epitaxial layer, the formation of LED cell transparent conductive layer of the epitaxial layer and the adjacent ITO; the LED cell line through the metal interconnection between. Compared with the prior art, the invention has the advantages that: 3D ITO transparent conductive layer can effectively improve the light output power; 120 degrees to 150 degrees by adjusting the process parameters of ICP etching the ladder of the isolation trench bottom to interconnect metal wires can be conformally covered in an isolation trench, thereby improving the yield of the product.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管(Light-emittingdiodes，LED)，具体是设计一种高光效高压直流氮化镓基发光二极管及其制造方法。
技术介绍
随着对LED亮度需求的提升，LED芯片尺寸必须增加，使其可以承受较高的输入电流而不致失效，这种芯片称为大功率LED芯片。大功率LED芯片通常采用大电流驱动，由于量子效率衰减效应(Efficiencydroopeffect)，大功率LED的发光效率在大电流驱动条件下会出现下降。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可以提高光输出功率、提高产品良率以及缓解量子效率衰减效应的高压直流氮化镓基发光二极管及其制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种高压直流氮化镓基发光二极管，包括衬底以及设置在所述衬底上的多个外延层；其中所述外延层包括依次设置在所述衬底表面上的氮化镓缓冲层、n型氮化镓层、多量子阱有源层及p型氮化镓层；在所述外延层上设有ITO透明导电层，所述外延层与所述ITO透明导电层形成LED单胞；相邻的所述LED单胞之间通过金属线互联。优选地，在所述ITO透明导电层上设有p电极；在所述n型氮化镓层上设有n电极，所述金属线连接相邻所述LED单胞上的所述p电极与所述n电极。优选地，在所述LED单胞的表面覆盖二氧化硅钝化层，所述p电极及所述n电极贯穿所述二氧化硅钝化层，所述金属线设置在所述二氧化硅钝化层上。优选地，所述LED单胞依次连接，位于两端部的所述LED单胞的p电极和n电极分别与p焊盘和n焊盘连接。优选地，在所述ITO透明导电层上设有台阶结构，在所述台阶结构的凸出部上设有圆形图案阵列。一种高压直流氮化镓基发光二极管的制造方法，包括如下步骤：步骤1，在蓝宝石衬底表面上生长氮化镓缓冲层，在所述氮化镓缓冲层上生长n型氮化镓层，在所述n型氮化镓层上生长多量子阱有源层，在所述多量子阱有源层上生长p型氮化镓层，形成外延层；步骤2，在所述p型氮化镓层上沉积ITO透明导电层，形成LED单胞；对所述ITO透明导电层进行加工，形成台阶结构；对所述台阶结构进行光刻，在所述台阶结构上形成圆形图案阵列；步骤3，对所述氮化镓缓冲层、所述n型氮化镓层、所述多量子阱有源层及所述p型氮化镓层进行刻蚀，暴露出蓝宝石衬底上表面，在所述LED单胞之间形成隔离沟槽；步骤4，在所述n型氮化镓层上形成n电极台面；步骤5，在所述n电极台面形成n电极；在所述ITO透明导电层上形成p电极；步骤6，在所述LED单胞及所述隔离沟槽表面上沉积二氧化硅钝化层；步骤7，在所述二氧化硅钝化层上沉积连接相邻的所述LED单胞上的所述n电极和所述p电极的金属线；步骤8，在位于两端部的所述LED单胞的p电极和n电极上分别连接p焊盘和n焊盘；步骤9，切片。优选地，所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1，在所述LED单胞上旋涂光刻胶；步骤3.2，在所述光刻胶上形成长方形图形结构；步骤3.3，对所述长方形图形结构经过烘烤并锥形化；步骤3.4，对所述氮化镓缓冲层、所述n型氮化镓层、所述多量子阱有源层及所述p型氮化镓层进行刻蚀，将所述光刻胶上的锥形图案特征转移到所述氮化镓缓冲层、所述n型氮化镓层、所述多量子阱有源层及所述p型氮化镓层上，形成所述隔离沟槽。优选地，所述隔离沟槽为梯形结构，所述隔离沟槽的深度为5微米～8微米，所述隔离沟槽的底角为120度～150度，所述隔离沟槽的底长为5纳米～15纳米。优选地，步骤3.4中，采用Cl2和BCl3的混合气体进行刻蚀，其中Cl2的流量和BCl3的流量之比大于10，腔体的压强小于10毫托。优选地，所述步骤9中，采用飞秒激光进行切片。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、三维ITO透明导电层可以有效提高光输出功率；通过调整ICP刻蚀工艺参数使梯形隔离沟槽的底角为120度～150度之间，以便互联金属线可以保形覆盖在隔离沟槽上，从而提高产品良率；2、由于梯形隔离沟槽底边过长则损失多量子阱有源层的发光面积，底边过短则从特定LED单胞的出射光会耦合传播至相邻的LED单胞，从而出现由于光子在相邻LED单胞之间的耦合传播引起光的损耗问题；3、通过使所述梯形隔离沟槽的底边长度位于5微米～15微米之间，使高压直流LED芯片的光输出功率最大化；4、采用飞秒激光切片，减小普通纳秒激光切割在LED芯片侧壁产生的残余物质对光的吸收作用，从而进一步提高高压直流LED芯片的出光效率。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管的整体结构示意图；图2为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管的外延层的结构示意图；图3为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管覆盖ITO透明导电层后的结构示意图；图4为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管刻蚀出隔离沟槽和n电极台面之后的示意图；图5为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管沉积n电极、p电极后的结构示意图；图6为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管沉积二氧化硅钝化层后的结构示意图；图7为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管沉积金属线后的结构示意图；图8为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管各LED单胞的布局和沉积焊盘后的示意图；图9为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管的ITO透明层的具体结构示意图；图9a为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管刻蚀前的ITO透明导电层结构示意图；图9b为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管刻蚀后的ITO透明导电层结构示意图；图9c为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管形成圆形图案后的ITO透明导电层结构示意图；图10为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管中梯形隔离沟槽的理论解释示意图；图11为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管中梯形隔离沟槽的SEM图；图12a为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管中LED单胞互联方式实施例一的结构示意图；图12b为本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管中LED单胞互联方式实施例二的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1至图9所示，本专利技术高压直流氮化镓基发光二极管，包括衬底1以及位于衬底之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流氮化镓基发光二极管，包括衬底以及设置在所述衬底上的多个外延层；其中所述外延层包括依次设置在所述衬底表面上的氮化镓缓冲层、n型氮化镓层、多量子阱有源层及p型氮化镓层；其特征在于，在所述外延层上设有ITO透明导电层，所述外延层与所述ITO透明导电层形成LED单胞；相邻的所述LED单胞之间通过金属线互联。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流氮化镓基发光二极管，包括衬底以及设置在所述衬底上的多个外
延层；其中所述外延层包括依次设置在所述衬底表面上的氮化镓缓冲层、n型氮化镓层、
多量子阱有源层及p型氮化镓层；
其特征在于，在所述外延层上设有ITO透明导电层，所述外延层与所述ITO透明
导电层形成LED单胞；相邻的所述LED单胞之间通过金属线互联。
2.根据权利要求1所述的高压直流氮化镓基发光二极管，其特征在于，在所述
ITO透明导电层上设有p电极；在所述n型氮化镓层上设有n电极，所述金属线连接相
邻所述LED单胞上的所述p电极与所述n电极。
3.根据权利要求2所述的高压直流氮化镓基发光二极管，其特征在于，在所述
LED单胞的表面覆盖二氧化硅钝化层，所述p电极及所述n电极贯穿所述二氧化硅钝化
层，所述金属线设置在所述二氧化硅钝化层上。
4.根据权利要求3所述的高压直流氮化镓基发光二极管，其特征在于，所述LED
单胞依次连接，位于两端部的所述LED单胞的p电极和n电极分别与p焊盘和n焊盘连
接。
5.根据权利要求1所述的高压直流氮化镓基发光二极管，其特征在于，在所述
ITO透明导电层上设有台阶结构，在所述台阶结构的凸出部上设有圆形图案阵列。
6.一种高压直流氮化镓基发光二极管的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在蓝宝石衬底表面上生长氮化镓缓冲层，在所述氮化镓缓冲层上生长n型
氮化镓层，在所述n型氮化镓层上生长多量子阱有源层，在所述多量子阱有源层上生长
p型氮化镓层，形成外延层；
步骤2，在所述p型氮化镓层上沉积ITO透明导电层，形成LED单胞；对所述ITO
透明导电层进行加工，形成台阶结构；对所述台阶结构进行光刻，在所述台阶结构上形
成圆形图案阵列；
步骤3，对所述氮化镓缓冲层、所述n型氮化镓层、所述多量...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁汉，刘胜，周圣军，郑晨居，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31