一种垂直GaN基的发光二极管结构及制作方法技术

本发明专利技术提供一种垂直GaN基的发光二极管结构及制作方法，包括由上往下依次设置的n型GaN层、发光活性层、P型GaN层，n型GaN层的氮极性面的上表面开设条形凹槽或者凸出有多段条状凸起部；条形凹槽的纵截面形状为倒梯形或倒三角形，条形凹槽内填充有金属电极层，金属电极层的纵截面形状也为倒梯形或倒三角形；或者，条形凹槽的纵截面形状为矩形，条形凹槽处设置有金属电极层，金属电极层的纵截面形状为T形；多段条状凸起部顺次首尾连接形成多边形结构，条状凸起部的纵截面形状为正梯形或矩形，条状凸起部的顶面和侧面覆设有金属电极层，带有金属电极层的条状凸起部的纵截面形状也为正梯形或矩形；其增加了n电极的接触面积，提高散热效果和出光效率。果和出光效率。果和出光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直GaN基的发光二极管结构及制作方法


[0001]本专利技术涉及GaN基的发光二极管
，尤其涉及一种垂直GaN基的发光二极管结构及制作方法。

技术介绍

[0002]现有技术的发光二极管结构，如果是绝缘衬底，则发光二极管结构采用水平结构，制作n接触电极时需要蚀刻牺牲发光层，露出N型层，常规的水平接触往往是GaN的镓面，接触问题较少。发光二极管结构如果是导电衬底，则发光二极管结构一般采用垂直结构，制作n接触电极时不需要牺牲发光层，但是在GaN的氮极性面制作电极，电性往往不稳定，为了获得稳定的电性就需要制作大面积的n接触电极，而大面积的n接触电极，就会遮光而影响亮度。如图1所示，现有的发光二极管结构包括n型GaN层101、发光活性层102、P型GaN层103。金属电极层105是平面电极，金属电极层105面积的大小影响器件的电压，为了降低电压现有技术需要增大金属电极层105的面积，增大金属电极层105的面积就会遮光而影响亮度。

技术实现思路

[0003]基于此，本专利技术的目的在于提供一种垂直GaN基的发光二极管结构，增加了n电极的接触面积，提高散热效果和出光效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0004]一种垂直GaN基的发光二极管结构，包括由上往下依次设置的n型GaN层、发光活性层、P型GaN层，所述n型GaN层的镓极性面连接所述发光活性层，所述n型GaN层的氮极性面的上表面开设有条形凹槽，或者，所述n型GaN层的氮极性面的上表面凸出有多段条状凸起部；
[0005]当所述n型GaN层的氮极性面的上表面开设有条形凹槽时，所述条形凹槽的纵截面形状为倒梯形或倒三角形，所述条形凹槽内填充有金属电极层，所述金属电极层的纵截面形状也为倒梯形或倒三角形；或者，所述条形凹槽的纵截面形状为矩形，所述条形凹槽处设置有金属电极层，所述金属电极层的纵截面形状为T形，所述T形的横边置于所述n型GaN层的氮极性面的上表面，所述T形的竖边嵌入所述条形凹槽内；
[0006]当所述n型GaN层的氮极性面的上表面凸出有多段条状凸起部时，多段所述条状凸起部顺次首尾连接形成多边形结构，所述条状凸起部的纵截面形状为正梯形状；所述条状凸起部与所述n型GaN层的材料相同，所述条状凸起部的顶面和侧面覆设有金属电极层，带有所述金属电极层的所述条状凸起部的纵截面形状也为正梯形状；或者，所述条状凸起部的纵截面形状为矩形；所述条状凸起部与所述n型GaN层的材料相同，所述条状凸起部的顶面和侧面覆设有金属电极层，带有所述金属电极层的所述条状凸起部的纵截面形状也为矩形状。
[0007]进一步地，所述条形凹槽包括第一条形凹槽和第二条形凹槽，所述第一条形凹槽和所述第二条形凹槽的数量均为两个，两个所述第一条形凹槽平行设置，两个所述第二条形凹槽平行设置，两个所述第一条形凹槽与两个所述第二条形凹槽围成一个四边形；
[0008]所述金属电极层包括第一段金属电极层和第二段金属电极层，所述第一段金属电
极层和所述第二段金属电极层的数量均为两个，两个所述第一段金属电极层分别置于两个所述第一条形凹槽内，两个所述第二段金属层分别置于两个所述第二条形凹槽内，使得两个所述第一段金属电极层与两个所述第二段金属电极层也围成一个四边形。
[0009]进一步地，所述第一条形凹槽与所述第二条形凹槽的深度相同或不同。
[0010]进一步地，所述n型GaN层的氮极性面的上表面还设置有至少一个金属焊盘，所述金属焊盘位于所述第一段金属电极层与所述第二段金属层的连接处，所述金属焊盘与所述金属电极层电性连接。
[0011]进一步地，所述倒梯形为倒立的等腰梯形或所述倒三角形为倒立的等腰三角形；或者，所述正梯形为正立的等腰梯形。
[0012]进一步地，所述多边形结构为三角形、四边形或六边形。
[0013]进一步地，多段所述条状凸起部高度相同。
[0014]进一步地，所述P型GaN层外延还包括金属衬底，所述金属衬底包括第一金属层和第二金属层，所述第一金属层和第二金属层层叠设置，所述第二金属层置于所述第一金属层的下方。
[0015]进一步地，所述第一金属层为Ni层或Cr层，所述第二金属层为Al层。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述垂直GaN基的发光二极管结构的制作方法，包括以下步骤：
[0017]S1、在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对n型GaN层的氮极性面进行蚀刻形成条形凹槽，之后去除图形化的光刻胶；
[0018]S2、在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对所述条形凹槽进行金属镀膜而填充所述条形凹槽形成纵截面形状为倒梯形或倒三角形的金属电极层；或者，在所述条形凹槽处进行金属镀膜而形成纵截面形状为T形的金属电极层，所述T形的横边置于所述n型GaN层的氮极性面的上表面，所述T形的竖边填充所述条形凹槽，之后去除图形化的光刻胶；
[0019]或者，
[0020]S3、在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对n型GaN层的氮极性面进行蚀刻形成多段条状凸起部，其中，多段所述条状凸起部顺次首尾连接形成多边形结构，所述条状凸起部的纵截面形状为正梯形状；去除图形化的光刻胶；或者，在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对n型GaN层的氮极性面进行蚀刻形成多段条状凸起部，其中，多段所述条状凸起部顺次首尾连接形成多边形结构，所述条状凸起部的纵截面形状为矩形；去除图形化的光刻胶；
[0021]S4、在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对所述条状凸起部的顶面和侧面进行金属镀膜而形成金属电极层，其中，带有所述金属电极层的所述条状凸起部的纵截面形状也为正梯形状；去除图形化的光刻胶；或者，在n型GaN层的氮极性面的上表面制作图形化的光刻胶，以所述图形化的光刻胶为掩模，对所述条状凸起部的顶面和侧面进行金属镀膜而形成金属电极层，其中，带有所述金属电极层的所述条状凸起部的纵截面形状也为矩形状；去除图形化的光刻胶。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术的垂直GaN基的发光二极管结构及制作方法，通过设置条形凹槽，增加n电极的接触面积，在较小的n区域，实现不同深度的接触，使得电流在n型区的注入从二维转向三维注入，有利于电阻减小，能够更好的降低电压，提高散热效果；设置倒梯形的条形凹槽或者倒三角型条形凹槽，进一步增大N电极的接触面，并反射n电极位置的光，提高电极位置的反射效果，提高出光效率，避免了大面积刻蚀发光活性层，降低n电极的遮挡面积，能够保证亮度。通过在n型GaN层的氮极性面的上表面凸出设置多段条状凸起部，增加n电极的接触面积，电流在n型区的注入从二维转向三维注入，有利于电阻减小，能够更好的降低电压；提高散热效果，减少遮光面积，增大反射电极效果，提高出光效率，避免了大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直GaN基的发光二极管结构，其特征在于，包括由上往下依次设置的n型GaN层(101)、发光活性层(102)、P型GaN层(103)，所述n型GaN层(101)的镓极性面连接所述发光活性层(102)，所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面开设有条形凹槽，或者，所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面凸出有多段条状凸起部(1011)；当所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面开设有条形凹槽时，所述条形凹槽的纵截面形状为倒梯形或倒三角形，所述条形凹槽内填充有金属电极层(105)，所述金属电极层(105)的纵截面形状也为倒梯形或倒三角形；或者，所述条形凹槽的纵截面形状为矩形，所述条形凹槽处设置有金属电极层(105)，所述金属电极层(105)的纵截面形状为T形，所述T形的横边置于所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面，所述T形的竖边嵌入所述条形凹槽内；当所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面凸出有多段条状凸起部(1011)时，多段所述条状凸起部(1011)顺次首尾连接形成多边形结构，所述条状凸起部(1011)的纵截面形状为正梯形状；所述条状凸起部(1011)与所述n型GaN层(101)的材料相同，所述条状凸起部(1011)的顶面和侧面覆设有金属电极层(105)，带有所述金属电极层(105)的所述条状凸起部(1011)的纵截面形状也为正梯形状；或者，所述条状凸起部(1011)的纵截面形状为矩形；所述条状凸起部(1011)与所述n型GaN层(101)的材料相同，所述条状凸起部(1011)的顶面和侧面覆设有金属电极层(105)，带有所述金属电极层(105)的所述条状凸起部(1011)的纵截面形状也为矩形状。2.根据权利要求1所述的垂直GaN基的发光二极管结构，其特征在于，所述条形凹槽包括第一条形凹槽和第二条形凹槽，所述第一条形凹槽和所述第二条形凹槽的数量均为两个，两个所述第一条形凹槽平行设置，两个所述第二条形凹槽平行设置，两个所述第一条形凹槽与两个所述第二条形凹槽围成一个四边形；所述金属电极层(105)包括第一段金属电极层(1051)和第二段金属电极层(1052)，所述第一段金属电极层(1051)和所述第二段金属电极层(1052)的数量均为两个，两个所述第一段金属电极层(1051)分别置于两个所述第一条形凹槽内，两个所述第二段金属层(1052)分别置于两个所述第二条形凹槽内，使得两个所述第一段金属电极层(1051)与两个所述第二段金属电极层(1052)也围成一个四边形。3.根据权利要求2所述的垂直GaN基的发光二极管结构，其特征在于，所述第一条形凹槽与所述第二条形凹槽的深度相同或不同。4.根据权利要求2所述的垂直GaN基的发光二极管结构，其特征在于，所述n型GaN层(101)的氮极性面的上表面还设置有至少一个金属焊盘，所述金属焊盘位于所述第一段金属电极层(1051)与所述第二段金属层(1052)的连接处，所述金属焊盘与所述金属电极层(105)电性连接。5.根据权利要求1所述的垂直GaN基的发光二极管结构，其特征在于，所述倒梯形为倒立的等腰梯形或所述倒三角形为倒立的等腰三角形，或者，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚钦，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：