一种大功率发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种大功率发光二极管及其制作方法，通过超晶格导电层配合第一电流扩展层应用，同时，超晶格导电层采用依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层的周期单元；且所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层和所述第二超晶格隔离层包括高掺型材料层，使第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂，使掺杂区域中的晶格应变在III‑V族氮化物材料中引发强大的压电效应及载流子‑杂质交互作用的改变，从而提高电子迁移率，有效提高超晶格导电层所形成的电流扩展效果，进而提高大尺寸发光二极管的发光效率。

A High Power Light Emitting Diode and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种大功率发光二极管及其制作方法
本申请涉及半导体
，更具体地说，涉及一种大功率发光二极管及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，LED)，也称为电致发光二极管，是LED灯的核心组件。随着发光二极管技术的快速发展，发光二极管在各领域中的应用越来越广泛。随着市场对发光二极管的发光功率的要求越来越严苛，使得发光二极管芯片尺寸也越做越大。由于大尺寸芯片会带来电流扩展不够好的问题，使得芯片结构不断地改进优化。目前大尺寸芯片都采用多扩展电流的芯片电极结构，使得电流能较好地在大面积芯片扩展开。然而，大尺寸芯片采用多扩展电流的芯片电极结构，虽然能使电流较好地在大面积芯片扩展开。但基于蓝宝石基板应用的GaN系发光二极管是同侧电极，使得N型的电流扩展在大电流下容易产生电流拥挤。有鉴于此，本专利技术人专门设计了一种大功率发光二极管及其制作方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大功率发光二极管及其制作方法，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种大功率发光二极管，包括：衬底；位于所述衬底表面的外延结构，所述外延结构包括在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、非故意掺杂层、超晶格导电层、第一型导电层、有源层和第二型导电层；所述超晶格导电层包括n个堆叠设置的周期单元，周期排列顺序从所述衬底开始由下往上依次增加；各所述周期单元包括依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层；外延结构的局部区域蚀刻至一定厚度的第一型导电层，形成台面，所述台面的侧壁沉积有电极隔离层；第一电极，所述第一电极包括第一焊盘和至少一个第一扩展电极；所述第一焊盘层叠于所述台面；各所述第一扩展电极分别嵌入所述超晶格导电层的最后一周期单元内与第一超晶格层形成欧姆接触，并往上延伸至台面与所述第一焊盘形成欧姆接触；第二电极，位于所述第二型导电层的上表面，包括第二焊盘和至少一个第二扩展电极；各所述第二扩展电极分别与所述第二焊盘形成欧姆连接，并远离各所述第一扩展电极设置。优选地，所述1＜n＜100。优选地，各所述周期单元包括依次堆叠的第二超晶格隔离层、第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层，所述第二超晶格隔离层和所述第一超晶格隔离层的材料体系及厚度均相同。优选地，所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层包括高掺型材料层，所述第一超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂。优选地，所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层和所述第二超晶格隔离层包括高掺型材料层，所述第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂。优选地，所述第一超晶格层和第二超晶格层包括GaN层，所述第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层包括AlGaN层或InGaN层或AlInGaN层。优选地，所述第一超晶格层和第二超晶格层的厚度相同，且厚度均小于20nm。优选地，所述第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层的厚度为D1，所述第一超晶格层和第二超晶格层的厚度为D2，D1≤0.5*D2。优选地，所述第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层的厚度均小于5nm。一种大功率发光二极管的制作方法，用于制备上述的大功率发光二极管，所述大功率发光二极管的制作方法包括：步骤S1、提供一衬底，在衬底上生长外延结构，所述外延结构包括自所述衬底方向依次叠加的缓冲层、非故意掺杂层、超晶格导电层、第一型导电层、有源层和第二型导电层；所述超晶格导电层包括n个堆叠设置的周期单元，周期排列顺序从所述衬底开始由下往上依次增加，各所述周期单元包括依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层，在所述的第一超晶格层背离所述衬底的一层表面形成一层掺杂层；所述第二超晶格层为非掺杂；在所述的第一超晶格隔离层的两侧表面分别形成一层高掺层；使所述第一超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂；步骤S2、在外延结构的部分表面，通过ICP蚀刻至一定厚度的第一型导电层，形成台面，所述台面设有第一焊台制作区和至少一个第一扩展槽，且所述第一焊台制作区和第一扩展槽相通；步骤S3、蒸镀形成薄膜，所述薄膜完全覆盖所述台面及其侧壁；步骤S4、在所述薄膜的水平表面覆盖光刻胶，通过光刻、掩膜、腐蚀工艺，显露出第一扩展槽底面的薄膜，并通过光刻胶的厚度控制及掩膜、腐蚀工艺，使所述台面形成具有一定高度差的第一焊台制作区和至少一个第一扩展槽；步骤S5、通过ICP蚀刻各所述第一扩展槽，使其延伸至所述超晶格导电层最后一周期单元内的第一超晶格隔离层，并显露部分所述第一超晶格层；步骤S6、通过腐蚀去除光刻胶，并连带剥离附在光刻胶上的薄膜，且保留台面侧壁的薄膜作为电极隔离层。步骤S7、在第一焊台制作区和各所述第一扩展槽中蒸镀金属，形成具有一定高度差且欧姆接触的第一焊盘和第一扩展电极；步骤S8、在所述第二型导电层的表面蒸镀金属，形成具有一定高度差且欧姆接触的第二扩展电极和第二焊盘。优选地，所述步骤S1还可以替换为：提供一衬底，在衬底上生长外延结构，所述外延结构包括自所述衬底方向依次叠加的缓冲层、非故意掺杂层、超晶格导电层、第一型导电层、有源层和第二型导电层；所述超晶格导电层包括n个堆叠设置的周期单元，周期排列顺序从所述衬底开始由下往上依次增加，各所述周期单元包括依次堆叠生长的第二超晶格隔离层、第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层，且所述第二超晶格隔离层和所述第一超晶格隔离层的材料体系及厚度均相同；在所述的第一超晶格层背离所述衬底的一层表面形成一层掺杂层；所述第二超晶格层为非掺杂；在所述的第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层的两侧表面分别形成一层高掺层；使所述第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的大功率发光二极管及其制作方法，通过超晶格导电层配合第一电流扩展层应用，同时，超晶格导电层采用依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层的周期单元，或采用依次堆叠的第二超晶格隔离层、第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层的周期单元；且所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层和所述第二超晶格隔离层包括高掺型材料层，使第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂，使掺杂区域中的晶格应变在III-V族氮化物材料中引发强大的压电效应及载流子-杂质交互作用的改变，从而提高电子迁移率，有效提高超晶格导电层所形成的电流扩展效果，进而提高大尺寸发光二极管的发光效率。其次、通过第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层和所述第二超晶格隔离层包括高掺型材料层，且所述第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层的厚度为D1，所述第一超晶格层和第二超晶格层的厚度为D2，D1≤0.5*D2的设置，在便于形成第一超晶格层和第二超晶格层阻挡的同时，还能有效保障掺杂区域中的晶格应变在III-V族氮化物材料中引发的压电效应。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率发光二极管，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的外延结构，所述外延结构包括在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、非故意掺杂层、超晶格导电层、第一型导电层、有源层和第二型导电层；所述超晶格导电层包括n个堆叠设置的周期单元，周期排列顺序从所述衬底开始由下往上依次增加；各所述周期单元包括依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层；外延结构的局部区域蚀刻至一定厚度的第一型导电层，形成台面，所述台面的侧壁沉积有电极隔离层；第一电极，所述第一电极包括第一焊盘和至少一个第一扩展电极；所述第一焊盘层叠于所述台面；各所述第一扩展电极分别嵌入所述超晶格导电层的最后一周期单元内与第一超晶格层形成欧姆接触，并往上延伸至台面与所述第一焊盘形成欧姆接触；第二电极，位于所述第二型导电层的上表面，包括第二焊盘和至少一个第二扩展电极；各所述第二扩展电极分别与所述第二焊盘形成欧姆连接，并远离各所述第一扩展电极设置。

【技术特征摘要】
1.一种大功率发光二极管，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底表面的外延结构，所述外延结构包括在所述衬底表面依次堆叠的缓冲层、非故意掺杂层、超晶格导电层、第一型导电层、有源层和第二型导电层；所述超晶格导电层包括n个堆叠设置的周期单元，周期排列顺序从所述衬底开始由下往上依次增加；各所述周期单元包括依次堆叠的第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层；外延结构的局部区域蚀刻至一定厚度的第一型导电层，形成台面，所述台面的侧壁沉积有电极隔离层；第一电极，所述第一电极包括第一焊盘和至少一个第一扩展电极；所述第一焊盘层叠于所述台面；各所述第一扩展电极分别嵌入所述超晶格导电层的最后一周期单元内与第一超晶格层形成欧姆接触，并往上延伸至台面与所述第一焊盘形成欧姆接触；第二电极，位于所述第二型导电层的上表面，包括第二焊盘和至少一个第二扩展电极；各所述第二扩展电极分别与所述第二焊盘形成欧姆连接，并远离各所述第一扩展电极设置。2.根据权利要求1所述的大功率发光二极管，其特征在于，各所述周期单元包括依次堆叠的第二超晶格隔离层、第一超晶格层、第一超晶格隔离层、第二超晶格层，所述第二超晶格隔离层和所述第一超晶格隔离层的材料体系及厚度均相同。3.根据权利要求1所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层包括高掺型材料层，所述第一超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂。4.根据权利要求2所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格层包括掺杂型材料层，所述第二超晶格层包括非掺杂型材料层，所述第一超晶格隔离层和所述第二超晶格隔离层包括高掺型材料层，所述第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层分别与第一超晶格层、第二超晶格层的接触面形成δ掺杂。5.根据权利要求1或2所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格层和第二超晶格层包括GaN层，所述第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层包括AlGaN层或InGaN层或AlInGaN层。6.根据权利要求5所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格层和第二超晶格层的厚度相同，且厚度均小于20nm。7.根据权利要求6所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格隔离层和第二超晶格隔离层的厚度为D1，所述第一超晶格层和第二超晶格层的厚度为D2，D1≤0.5*D2。8.根据权利要求7所述的大功率发光二极管，其特征在于，所述第一超晶格隔离层、第二超晶格隔离层的厚度均小于5nm。9.一种大功率发光二极管的制作方法，其特征在于，用于制备权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志伟，陈凯轩，卓祥景，曲晓东，蔡建九，
申请(专利权)人：厦门乾照半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35