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；外延层由N‑GaN层、多量子阱层和P‑GaN层依次生成；N‑GaN层上制备N‑电极；在P‑GaN层上且位于该发光二极管与其相邻发光二极管间的间隔处，通过刻蚀形成底部为N‑GaN层的P‑台面结构；在外延层和ITO层之间生成有绝缘层，其图形化生长在P‑GaN层上，且完全覆盖P‑台面结构的底部和侧壁；反射层覆盖ITO层顶部，且延伸至P‑台面结构并覆盖ITO层侧壁，形成台面侧壁包覆结构。本发明专利技术通过去除发光二极管边缘的多量子阱，避免由电流传导和N‑电极覆盖空隙引起的白光封装后的侧壁边缘及N‑电极未覆盖区域的漏蓝问题；并将反射层延伸至P‑台面结构，有效提升亮度。

A vertical structure light emitting diode and its preparation method

The invention relates to a vertical structure of a light-emitting diode and its preparation method, including an epitaxial layer, a ITO layer, a reflection layer and a metal barrier layer, which are sequentially generated by the N GaN layer, the multiple quantum well layer and the P GaN layer, and the N electrode electrode is prepared on the N GaN layer, and on the P GaN layer and adjacent to the light-emitting diode and its adjacent layer. The gap between the light-emitting diodes is formed by etching the P table structure at the bottom of the N GaN layer by etching; an insulating layer is generated between the epitaxial layer and the ITO layer, which is graphically grown on the P GaN layer, and fully covers the bottom and side walls of the P slab structure; the reflection layer covers the top of the ITO layer and extends to the P desktop structure and covers ITO. Layer side wall, forming a side wall covering structure. By removing the multi quantum well of the edge of the light emitting diode, the invention avoids the blue problem of the side wall edge of the white light package and the uncovered area of the N electrode after the current conduction and the N electrode covering the gap, and extends the reflection layer to the P table structure to effectively enhance the brightness.

【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。并且，由于该GaN基垂直结构LED边缘的量子阱完好无损，电流传导会形成微弱的侧面出光，以及N-GaN层11上未被N-电极覆盖面的出光（如图1中两处圈出部分所示）。而在封装时覆盖在N-GaN层11上的白光荧光粉又由于需要留出电极焊接位置，无法覆盖全部的N-GaN层11，因此无法将未覆盖白光荧光粉区域的蓝光转换为白光，导致该区域的微弱出光成为白光封装后的漏蓝问题。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，去除发光二极管边缘的多量子阱，避免由电流传导和N-电极覆盖空隙引起的白光封装后的侧壁边缘及N-电极未覆盖区域的漏蓝问题；并将反射层延伸至P-台面结构，形成台面侧壁包覆结构，有效提升器件亮度。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P-GaN层上且位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置处，还通过刻蚀形成有底部为N-GaN层的P-台面结构；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，且完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁；所述的反射层覆盖ITO层的顶部，且延伸至P-台面结构并覆盖ITO层的侧壁，形成台面侧壁包覆结构。其中，图形化生长在P-GaN层上的绝缘层，位于垂直对准N-电极的位置；完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁的绝缘层，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P-GaN层上且位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置处，进行干法台阶刻蚀，形成底部为N-GaN层的P-台面结构；S3、在所述的P-GaN层上图形化生长绝缘层，且同时完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁；S4、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；S5、在所述的ITO层上依次沉积生成反射层和金属势垒层；其中，反射层覆盖ITO层的顶部，且延伸至P-台面结构并覆盖ITO层的侧壁，形成台面侧壁包覆结构；S6、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，P-台面结构的刻蚀深度为8000Å～15000Å。所述的S3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，生成厚度为3000Å～8000Å的SiO2绝缘层。所述的S3中，图形化生长在P-GaN层上的绝缘层位于垂直对准N-电极的位置；覆盖生长在P-台面结构底部的绝缘层位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置。所述的S5中，覆盖ITO层侧壁的反射层距离发光二极管最边缘处的距离不低于2μm。所述的S6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，采用P-台面结构去除发光二极管边缘的多量子阱，避免由电流传导和N-电极覆盖空隙引起的白光封装后的侧壁边缘及N-电极未覆盖区域的漏蓝问题；增加反射层的面积，使其延伸至P-台面结构，形成台面侧壁包覆结构，有效提升器件亮度；采用绝缘层有效绝缘P、N两极接触，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；采用N-台面刻蚀以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6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6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6，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6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P-GaN层13上且位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置处，还通过刻蚀形成有底部为N-GaN层的P-台面（P-Mesa）结构。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；该CB层同时完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁，且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。所述的反射层3覆盖ITO层2的顶部，且延伸至P-台面结构并覆盖ITO层2的侧壁，形成台面侧壁包覆结构。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，在P-GaN层13上且位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置处，进行干法台阶刻蚀，形成底部为N-GaN层11的P-台面结构，即在干法台阶刻蚀过程中，去除P-GaN层13、多本文档来自技高网...

【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P‑GaN层上且位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置处，还通过刻蚀形成有底部为N‑GaN层的P‑台面结构；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，且完全覆盖P‑台面结构的底部和侧壁；所述的反射层覆盖ITO层的顶部，且延伸至P‑台面结构并覆盖ITO层的侧壁，形成台面侧壁包覆结构。

【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P-GaN层上且位于该发光二极管与其相邻发光二极管之间的间隔位置处，还通过刻蚀形成有底部为N-GaN层的P-台面结构；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，且完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁；所述的反射层覆盖ITO层的顶部，且延伸至P-台面结构并覆盖ITO层的侧壁，形成台面侧壁包覆结构。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，图形化生长在P-GaN层上的绝缘层，位于垂直对准N-电极的位置；完全覆盖P-台面结构的底部和侧壁的绝缘层，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。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P-GaN层上且位于相邻两个发光二极管之间的间隔位置处，进行干法台阶刻蚀，形成底部为N-GaN层的P-台面结构；S3、在所述的P-GaN层上图形化生长绝缘层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱酉良，陈党盛，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