氮化物发光二极管制造方法技术

一种氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于该方法包含：　　　　提供一基板；　　　　在所述基板上形成一氮化镓系半导体磊晶层，该氮化镓系半导体磊晶层是由依次层叠的一Ｎ型氮化镓系接触层、一发光层及一Ｐ型氮化镓系接触层所组成，其中该发光层为发射光波的光源；　　　　在所述Ｐ型氮化镓系接触层上形成一数码穿透层，其中该数码穿透层具有Ｐ型欧姆接触的功能且对该发光层所发射的光波具有良好的光穿透率；　　　　以一阶段性干蚀刻法依次蚀刻该数码穿透层、该Ｐ型氮化镓系层、该发光层并终止于该发光层内，以形成一Ｎ－金属形成区；　　　　在所述数码穿透层上形成一第一欧姆接触电极，做为该Ｐ型欧姆接触层用；　　　　在所述Ｎ－金属形成区上形成一第二欧姆接触电极，做为该Ｎ型欧姆接触层用；　　　　在该第一欧姆接触电极与该第二欧姆接触电极上分别形成一黏接垫；以及　　　　在该Ｐ／Ｎ接面之上覆盖一保护层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光二极管的结构及其制造方法，特别指一种氮化镓系发光二极管或其它宽带隙材料的发光二极管欧姆接触的结构及其制造方法。
技术介绍
如图1所示，传统氮化镓系发光二极管的结构，其大致上包含有成长基板1、形成在基板上的缓冲层2(buffer layer)、形成在缓冲层2上的N型氮化镓系层3、形成在N型氮化镓系层3上的发光层4、及形成在发光层4上的P型氮化镓系层5。组件形成的方法如下一、如图2A所示，利用感应耦合等离子离子蚀刻(Inductively CoupledPlasma-Reactive Ion Etching，ICP-RIE)干式蚀刻技术，向下蚀刻经过P型氮化镓系层5，发光层4，然后到达N型氮化镓系层3，形成深约1μm的N-金属形成区6。二、如图2B所示，在P型氮化镓系层5之上形成具有透明导电性的第一欧姆接触电极7。三、如图2C所示，在N-金属形成区6上形成第二欧姆接触电极8。四、如图2D所示，同时在第一欧姆接触电极7与第二欧姆接触电极8上形成黏接垫9，即完成传统氮化镓系发光二极管。根据上述的传统氮化镓系发光二极管结构及其欧姆接触的制造方法，透明导电层7所采用的材料为镍/金，其本身对可见光的透光性很差，因此造成组件的发光效率不佳。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种具有数码穿透层与氧化铟锡层(Indium Tin Oxide，ITO)的氮化镓系发光二极管欧姆接触的结构及其制造方法，而减少传统上氮化镓系发光二极管接触电阻的问题。基于上述目的，本专利技术是利用氧化铟锡层(Indium Tin Oxide，ITO)在数码穿透层之上形成具有低电阻、透明导电性的欧姆接触层，由于氧化铟锡对可见光的穿透性极佳(＞90％)，因此可大幅增加发光效率。并将N-金属形成区形成在发光层上，以降低操作电压。此外，通过一P/N-金属形成区之间距离仅约0.2μm的结构，以利于覆晶型式(Flip-chip)的封装，也可提高发光效率。附图说明图1为传统氮化镓系发光二极管的结构。图2A至2D为具有图1结构的传统氮化镓系发光二极管的制造方法。图3为本专利技术较佳实施例一。图4为根据本专利技术的数码穿透层的横截面图。图5A至5D为根据本专利技术较佳实施例一的氮化镓系发光二极管的制造方法。图6A至6D为根据本专利技术较佳实施例二的氮化镓系发光二极管的制造方法。图7为N-金属形成区位于发光层上的穿透式电子扫描影像。图8为分别根据传统氮化镓系发光二二极管的结构和本专利技术的氮化镓系发光二极管的结构的电流-电压特性曲线图。图中1成长基板2缓冲层 3 N型氮化镓系层4发光层 5 P型氮化镓系层 6 N-金属形成区7第一欧姆接触电极8第二欧姆接触电极 9黏接垫10成长基板 20缓冲层 30 N型氮化镓系层40发光层 50 P型氮化镓系层60N-金属形成区 70第一欧姆接触电极80第二欧姆接触电极90黏接垫 100数码穿透层 110氧化铟锡层具体实施方式实施例一如图3所示，首先，提供一基板10，并利用有机金属化学气相磊晶法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)、分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)、液相磊晶法(Liquid Phase Epitaxy，LPE)在此基板10上形成一缓冲层20，本专利技术中较佳的形成方法为有机金属化学气相磊晶法，再以和上述相同的方法依次在缓冲层20上形成一N型氮化镓系层30，在N型氮化镓系层30上形成一发光层40，在发光层40上形成一P型氮化镓系层50，及在P型氮化镓系层50上形成一数码穿透层100。其中，数码穿透层100的横截面图如图4中所示。在图4中，数码穿透层100是由二种厚度渐增(10～90)/渐减(90～10)的材料AlxInyGal-x-yNzPl-z/AlpInqGal-p-qNrPl-r所层叠而成，其中，0≤[x、y、z、p、q、r]≤1。该发光层所发出的光波波长范围为380nm～560nm时，该数码穿透层对于该波长范围的光波的穿透率将可大于80％。接下来，再以阶段性干蚀刻法中的单一阶段蚀刻，依次蚀刻数码穿透层100、P型氮化镓系层50、发光层40并终止于发光层40，形成N-金属形成区60，本专利技术中较佳的干蚀刻制作程序为感应耦合等离子离子蚀刻，如图5A所示。随后，利用电子枪气相蒸镀法、溅镀式气相蒸镀法或热阻式气相蒸镀法在数码穿透层100之上形成氧化铟锡层110，其中较佳制造的方法为溅镀式气相蒸镀法。如图5B所示的氧化铟锡层110，可通过气相蒸镀法在数码穿透层100之上形成厚度范围约从100～20000的氧化铟锡层110，但氧化铟锡层110的厚度以1000～4000为佳。如上所述，在数码穿透层100上形成氧化铟锡层110，可将氧化铟锡层110当作P型欧姆接触电极用，即第一欧姆接触电极，因其具有高透光性，而可大幅度增加组件的发光效率。随后，利用上述各种方法的其中一种在N-金属形成区60形成N型欧姆接触层，即第二欧姆接触电极80。由于以感应耦合等离子离子蚀刻法蚀刻至发光层区域，一方面会产生缺陷，此缺陷会吸收掉自由载流子，使得等效的表面浓度较低；加上因表面耗尽区的影响，使得P/N之间的区域中虽有InGaN通道，但是其中并没有载流子存在。另一方面在此金属形成区60上镀上Ti/Al等材料，由于InGaN可与Ti/Al形成欧姆接触，且其接触电阻比N-GaN与Ti/Al的接触电阻更低，再辅以缺陷的帮助，即可形成相当低的欧姆接触。同时，因干蚀刻深度较传统氮化镓系发光二极管浅，也造成侧向电阻较小，进而可降低操作电压。本专利技术中较佳的方法为电子枪气相蒸镀法，N型欧姆接触层80所使用的材料可为钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、铬(Cr)、铜(Cu)、钨(W)、铂(Pt)、钯(Pd)及其合金或氧化铟锡(Indium TinOxide)、氧化铟(Indium Oxide)、氧化锡(Tin Oxide)、氧化铝锌(AluminumZinc Oxide)，如图5C所示。最后，利用上述各种方法的其中一种，同时在氧化铟锡层110和第二欧姆接触电极80上形成黏接垫90，本专利技术中较佳的方法为电子枪气相蒸镀法，黏接垫90所使用的材料可为钛(Ti)、铝(Al)、金(Au)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)的组合，如第五图D所示。图7是以干蚀刻法制作出N-金属形成区60位于发光层40上的穿透式电子扫描图像(TEM)。图8是分别根据传统氮化镓系发光二极管的结构和本专利技术的氮化镓系发光二极管的结构的电流-电压特性曲线图。该图表示分别以传统结构和本专利技术结构制作直径2”芯片，经过100％测试，结果显示前者在20毫安的顺向电压平均值为3.17，合格率为97.95％，后者在20毫安的顺向电压平均值为3.12，合格率为98.17％；前者在-5伏的漏电流小于1微安的合格率为87.68％，后者在-5伏的漏电流小于1微安培的合格率为92.81％，因此显示本专利技术组件特性更优于传统氮化镓系发光二极管的特性。实施例二如图6A所示，首先，提供一基板10，并利用有机金属化学气相磊晶法、分子束磊晶法、液相磊晶法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于该方法包含： 提供一基板； 在所述基板上形成一氮化镓系半导体磊晶层，该氮化镓系半导体磊 晶层是由依次层叠的一N型氮化镓系接触层、一发光层及一P型氮化镓 系接触层所组成，其中该发光层为发射光波的光源； 在所述P型氮化镓系接触层上形成一数码穿透层，其中该数码穿透 层具有P型欧姆接触的功能且对该发光层所发射的光波具有良好的光穿 透率； 以一阶段性干蚀刻法依次蚀刻该数码穿透层、该P型氮化镓系层、 该发光层并终止于该发光层内，以形成一N-金属形成区； 在所述数码穿透层上形成一第一欧姆接触电极，做为该P型欧姆接 触层用； 在所述N-金属形成区上形成一第二欧姆接触电极，做为该N型欧姆 接触层用； 在该第一欧姆接触电极与该第二欧姆接触电极上分别形成一黏接 垫；以及 在该P/N接面之上覆盖一保护层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于该方法包含提供一基板；在所述基板上形成一氮化镓系半导体磊晶层，该氮化镓系半导体磊晶层是由依次层叠的一N型氮化镓系接触层、一发光层及一P型氮化镓系接触层所组成，其中该发光层为发射光波的光源；在所述P型氮化镓系接触层上形成一数码穿透层，其中该数码穿透层具有P型欧姆接触的功能且对该发光层所发射的光波具有良好的光穿透率；以一阶段性干蚀刻法依次蚀刻该数码穿透层、该P型氮化镓系层、该发光层并终止于该发光层内，以形成一N-金属形成区；在所述数码穿透层上形成一第一欧姆接触电极，做为该P型欧姆接触层用；在所述N-金属形成区上形成一第二欧姆接触电极，做为该N型欧姆接触层用；在该第一欧姆接触电极与该第二欧姆接触电极上分别形成一黏接垫；以及在该P/N接面之上覆盖一保护层。2.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于，所述数码穿透层的形成方法是有机金属化学气相磊晶法(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、气相磊晶法(VPE)和液相磊晶法(LPE)中的任意一种。3.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于，该数码穿透层是由二种厚度渐增(10～90)/渐减(90～10)的材料AlxInyGal-x-yNzPl-z/AlpInqGal-p-qNrPl-r所层叠而成，且0≤[x、y、z、p、q、r]≤1，导电性可为P型、N型或I型。4.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于，该发光层所发射出的光波波长范围为380nm至560nm，而该数码穿透层对于此波长的光波具有的光穿透率大于80％。5.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于，形成该第一欧姆接触电极的材料可为氧化铟锡。6.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于，所述第一欧姆接触电极的厚度为1000～4000。7.如权利要求1所述的氮化镓系发光二极管的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝文厚，杨光能，陈建隆，简奉任，
申请(专利权)人：璨圆光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：