新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管制造技术

新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管的结构如下，中间媒介层层叠在生长衬底上，该中间媒介层包括金属层，氮化镓基外延层（包括活化层）层叠在中间媒介层上，电流扩散层层叠在氮化镓基外延层上，具有优化图形的第二电极层叠在电流扩散层上，在预定区域蚀刻氮化镓基外延层直到金属层暴露，第一电极层叠在暴露的金属层上，在另外的预定区域蚀刻氮化镓基外延层直到活化层的侧面暴露，形成光学出光槽。因此，新型垂直结构的氮化镓基ＬＥＤ不但具有垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管的优点，例如，电流分布均匀，电流拥塞改善，电流密度增大，电阻降低，电压降低，而且产生较少热量，光取出效率提高，不需要剥离生长衬底及晶片键合等工艺步骤。

【技术实现步骤摘要】

木专利技术揭示新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管(LED)及生长技术和工艺，属于半导体光电子

技术介绍
氮化镓基LED的结构包括两类横向结构和垂直结构。以蓝宝石为生长衬底的横向结构的大功率氮化镓基LED的主要问题包括散热效率低、电流拥塞和电流密度低。为解决横向结构的大功率氮化镓基LED的上述问题，两种垂直结构的氮化镓基LED被提出。制造第一种垂直结构的氮化镓基LED需要剥离衬底，但是，剥离衬底的工艺复杂，生产成本高，良品率低。为了解决剥离衬底的问题，第二种垂直结构的氮化镓基LED被提出。制造第二种垂直结构的氮化镓基LED不需要剥离衬底，但是散热效率低(图1a)。另一方面，一种散热效率较高的横向结构的大功率氮化镓基LED被提出，该氮化镓基LED具有光学出光槽，因此，产生的热量减少，但是，仍然具有横向结构的氮化镓基LED的其它不足。因此，需要新型垂直结构的氮化镓基LED，避免上面提到的剥离衬底和散热问题。
技术实现思路
本专利技术揭示的新型垂直结构的氮化镓基LED具有如下结构，中间媒介层(包括金属层)层叠在生长衬底和氮化镓基外延层之间，氮化镓基外延层包括第一类型限制层、活化层和第二类型限制层，电流扩散层层叠在氮化镓基外延层上，图形化的第二电极层叠在电流扩散层上，在预定位置，第一电极层叠在经蚀刻后暴露的金属层上，在另外的预定位置，具有经蚀刻后形成的光学出光槽，形成本专利技术的新型垂直结构的氮化镓基LED。本专利技术的目的和能达到的各项效果如下。(1)本专利技术揭示新型垂直结构的氮化镓基LED，所述的新型垂直结构的氮化镓基LED的图形化的第二电极层叠在氮化镓基外延层的一侧，第一电极层叠在中间媒介层中的金属层上，该金属层层叠在氮化镓基外延层的另一侧，因此，具有垂直结构的氮化镓基LED的全部优点，例如，电阻降低，工作电压降低，电流所产生的热量减少，电流分布均匀，充分利用发光层的材料，等。(2)本专利技术揭示的新型垂直结构的氮化镓基LED具有光学出光槽，因此，提高出光效率，减少由于光的吸收所产生的热量。本专利技术的新型垂直结构的氮化镓基LED可用于大功率LED。(3)本专利技术揭示的新型垂直结构的氮化镓基LED的第一电极和第二电极层叠在生长衬底的同一侧，因此，不需要在氮化镓基外延层上键合支持衬底，也不需要剥离生长衬底。(4)本专利技术揭示新型垂直结构的氮化镓基LED的低成本的批量生产的工艺方法，主要工艺步骤如下在生长衬底上，层叠中间媒介层(包括金属层)；生长氮化镓基外延层(包括第一类型限制层、活化层和第二类型限制层)；电流扩散层层叠在氮化镓基外延层上；图形化的第二电极层叠在电流扩散层上；在预定区域蚀刻氮化镓基外延层直到中间媒介层中的金属层暴露，在暴露的金属层上层叠第一电极；在另外的预定区域蚀刻氮化镓基外延层直到活化层的侧面暴露，形成光学出光槽。本专利技术和它的特征及效益将在下面的详细描述中更好的展示。附图说明图1a展示在先的一种垂直结构的氮化镓基LED的截面图。图1b展示图1a的垂直结构的氮化镓基LED的图形化的第二电极的一个实施实例。图2展示生产本专利技术的新型垂直结构的氮化镓基LED的工艺流程的一个具体实施实例。图3展示本专利技术的新型垂直结构的氮化镓基LED的一个具体实施实例的截面图。图4展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第一个具体实施实例的顶视图。图5a展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第二个具体实施实例的顶视图。图5b展示图5a的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的截面图。图5c展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第三个具体实施实例的顶视图。图6a展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第四个具体实施实例的顶视图。图6b展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第五个具体实施实例的顶视图。图6c展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第六个具体实施实例的顶视图。图7a展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第七个具体实施实例的顶视图。图7b展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第八个具体实施实例的顶视图。图8a展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第九个具体实施实例的顶视图。图8b展示本专利技术的具有图形化的第二电极和光学出光槽的新型垂直结构的氮化镓基LED的第十个具体实施实例的顶视图。具体实施实例和专利技术的详细描述虽然本专利技术的具体化实施实例将会在下面被描述，但下列各项描述只是说明本专利技术的原理，而不是局限本专利技术于下列各项描述。注意，下列各项应用于本专利技术的所有具体实施实例(1)本专利技术的垂直结构的氮化镓基LED的光学出光槽提高出光效率，产生较少的热量。(2)本专利技术的垂直结构的氮化镓基LED的中间媒介层的结构包括，但不限于，(a)金属层；该金属层具有如下功能第一，第一电极层叠在该金属层上，因此，电流分布均匀，电流拥塞改善，电流密度增大，充分利用发光层的材料；第二，该金属层选用高反射率的金属，因此，光取出效率高。(b)金属层层叠在中间媒介层中，在金属层与后继生长的氮化镓基外延层之间的中间媒介层是导电的(图2的工艺流程202的第三个具体实施实例)。(3)本专利技术中的氮化镓基外延层的材料系统是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，由元素镓，铝，硼，铟，磷，氮所组成的二元系，三元系，四元系，或五元系，例如，氮化镓，氮化铝，硼镓氮(BGaN)，铝镓氮(AlGaN)，铟镓氮(InGaN)，铝镓铟氮(AlInGaN)，镓氮磷(GaNP)，铟镓氮磷(InGaNP)，铝镓氮磷(AlGaNP)，铝镓铟氮磷(AlGaInNP)，等。(4)本专利技术的垂直结构的氮化镓基LED的生长衬底的材料包括，但不限于，蓝宝石，硅晶片，碳化硅，氧化镁，氧化锌。(5)本专利技术的生长衬底的一面可以具有由蚀刻形成的纹理结构。蚀刻方法包括湿法和干法。(6)本专利技术的垂直结构的氮化镓基LED的中间媒介层的结构为单层结构或多层结构，每一层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于(A)外延层外延层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，元素氮，磷，硼，硅，碳，铝，镓的二元系，三元系，和四元系，例如氮化铝，氮化镓，磷化硼，6H-碳化硅，3C-碳化硅，硼铝氮，硼镓氮，铝镓氮，及它们的组合；(B)金属层，金属层的材料是从一组材料中选出，该组材料包括，但不限于，钛，铪，钪，鋯，钒，铬，金，钨；(C)上述材料(A)和(B)的组合。(7)本专利技术的垂直结构的氮化镓基LED的中间媒介层中的外延层具有成份缓变结构(compositionally graded layer)，即，在该层的不同深度，每种成份之间的比例不同。例如，中间媒介层中的外延层与生长衬底接触的表面层的各种成份之间的比例使得中间媒介层与生长衬底之间的由于晶格常数的不同引起的缺陷最小。(8)本专利技术中，氮化镓基外延层和中间媒介层中的外延层的生长方法包括，但不限于，两步生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管，其特征在于，其组成部分包括，但不限于：－生长衬底；－中间媒介层；其中，所述的中间媒介层层叠在生长衬底上；其中，所述的中间媒介层包括金属层；－氮化镓基外延层；其中，所述的氮化 镓基外延层层叠在所述的中间媒介层上；其中，所述的氮化镓基外延层包括，但不限于，第一类型限制层，活化层，第二类型限制层；－电流扩散层；其中，所述的电流扩散层层叠于所述的氮化镓基外延层上；其中，所述的氮化镓基外延层和电流扩散层的预定部分 被蚀刻，所述的金属层的相应部分暴露；－第一电极；其中，所述的第一电极层叠在所述的金属层的暴露的部分上；－第二电极；其中，所述的第二电极层叠在所述的电流扩散层上；－光学出光槽；所述的氮化镓基外延层的另外的预定部分被蚀刻 ，使的氮化镓基外延层中的活化层的侧面暴露，形成光学出光槽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晖，彭一芳，
申请(专利权)人：金芃，彭晖，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]