高亮度氮化镓基发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开的高亮度氮化镓基发光二极管及其制备方法，在衬底上外延一由Ｎ型ＧａＮ层、发光层、Ｐ型ＧａＮ层构成的外延层；第一分布布拉格反射层，形成于外延层第一区域上；第二分布布拉格反射层，形成于外延层第二区域上；导电层形成于第一分布布拉格反射层上且覆盖于外延层第一区域；Ｐ电极形成于导电层上；Ｎ电极形成于第二分布布拉格反射层上且覆盖至Ｎ型ＧａＮ层上；其中第一分布布拉格反射层位于Ｐ电极正下方，且第一分布布拉格反射层图案面积大于或者等于Ｐ电极的图案面积；本发明专利技术设有分布布拉格反射层，不但可以充分地把光反射出来，防止光被电极吸收，还可使电流均匀地扩散，起到双重提高光输出效率的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化镓基发光二极管，尤其是一种高亮度氮化镓基发光二极管及其制 备方法。
技术介绍
目前，蓝绿光LED使用的都是基于GaN的III-V族化合物半导体材料；由于GaN 基LED外延片的P-GaN层空穴浓度小，且P型层厚度要小于0. 3 y m，绝大部分发光从P型 层透出，而P型层不可避免地对光有吸收作用，导致LED芯片外量子效率不高，大大降低了 LED的发光效率。采用IT0层作为电流扩展层的透射率较高，但导致LED电压要高一些，寿 命也受到影响。另外，在外加电压下，由于存在电流扩散不均勻，一些区域电流密度很大，影 响LED寿命。总之，在外部量子效率方面，现有的GaN基LED还是显得不足，一方面与电流 非均勻分布有关，另一方面则是与当光发射至电极会被电极本身所吸收有关。为此，改善LED发光效率的研究较为活跃，主要技术有采用图形衬底技术、分布电 流阻隔层(也称电流阻挡层)、分布布拉格反射层(英文为DistributedBragg Reflector, 简称DBR)结构、透明衬底、表面粗化、光子晶体技术等。其中采用分布电流阻隔层提高 LED发光效率，目前一般常见的做法是在P电极底下镀绝缘材料，如二氧化硅(Si02)、氮化 娃(Si3N4)等(参见文献 C Huh, J MLee, D J Kim, et al. Improvement in light-output efficiency of InGaN/GaNmultiple-quantum well light-emitting diodes by current blocking layer . J. Appl. Phys. , 2002,92 (5) =2248-2250)；但由于电极材料为金属，当 光从多重量子阱发出来，到达电极时仍会有约10%的光损失。中国专利技术专利申请(CN101510580A)公开了一种具有电流阻挡层的发光二极管， 包括衬底，形成于衬底的正面上的N型半导体材料层，形成于N型半导体材料层上的发光 层，形成于发光层上的P型半导体材料层，形成于P型半导体材料层上的透明电极层，形成 于透明电极层上的阳极金属电极焊线层和形成于N型半导体材料层上阴极金属电极焊线 层，形成于阳极金属电极焊线层、阴极金属电极焊线层上的焊线，在透明电极层与P型半导 体材料层之间，阳极金属电极焊线层下方对应的局部位置上，形成有电流阻挡层；该专利技术利 用电流阻挡层减少晶片电极下方的电流积聚，减少电极对光的吸收，但由于该电流阻挡层 未能充分地把光反射出来，使得出光效率提高受限。
技术实现思路
为解决上述发光二极管的所存在的问题，本专利技术旨在提供一种高亮度氮化镓基发 光二极管及其制备方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是高亮度氮化镓基发光二极管，其特征 在于在衬底上外延一由N型GaN层、发光层、P型GaN层构成的外延层；第一分布布拉格反 射层，形成于外延层第一区域上；第二分布布拉格反射层，形成于外延层第二区域上；导电 层形成于第一分布布拉格反射层上且覆盖于外延层第一区域；P电极形成于导电层上；N电极形成于第二分布布拉格反射层上且覆盖至N型GaN层上；其中第一分布布拉格反射层位 于P电极正下方，且第一分布布拉格反射层图案面积大于或者等于P电极的图案面积。上述高亮度氮化镓基发光二极管的制备方法，其步骤是1)先在衬底上依次生长由N型GaN层、发光层和P型GaN层构成的外延层；2)在上述P型GaN层上镀有分布布拉格反射层；3)用光刻胶在分布布拉格反射层上制备掩模图形；4)采用蚀刻工艺，将光刻胶掩模的图形转移到分布布拉格反射层上；5)清洗衬底，去除残留的光刻胶，将分布布拉格反射层划分为第一分布布拉格反 射层和第二分布布拉格反射层，第一分布布拉格反射层所在的区域称为外延层第一区域， 第二分布布拉格反射层所在的区域称为外延层第二区域；6)在第一分布布拉格反射层上制作导电层并覆盖于外延层第一区域；7)对外延层第二区域内的第二分布布拉格反射层周围进行非等向性刻蚀至N型 GaN 层；8)在导电层上制作P电极；9)在外延层第二区域内的第二分布布拉格反射层上制作N电极并覆盖至N型GaN 层；10)清洗并分割，即得高亮度氮化镓基发光二极管。本专利技术中，衬底材料为蓝宝石或碳化硅；分布布拉格反射层由交替的高折射率和 低折射率材料层组成，分布布拉格反射层的高折射率层材料选自TiO、Ti02、Ti305、Ti203、 Ta205、Zr02或前述的任意组合之一，分布布拉格反射层的低折射率层材料选自Si02、Al203或 前述的组合之一，分布布拉格反射层的层数是两层或两层以上，分布布拉格反射层的图案 形状为矩形、圆形或多边形；导电层材料选自Ni/Au、Ni/IT0、IT0或前述的任意组合之一。本专利技术的有益效果是在P电极和N电极下方设置分布布拉格反射层，不但可以充 分地把光反射出来，防止光被P电极和N电极吸收，还可充当电流阻隔层，使电流扩散更均 勻，对光输出效率有双重提升作用。附图说明图1 图6为本专利技术高亮度氮化镓基发光二极管制造过程的截面示意图；图7为本专利技术图2的俯视图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。具有分布布拉格反射层的高亮度氮化镓基发光二极管的制备方法，其制备工艺步 骤如下如图1所示，首先在蓝宝石衬底1上依次生长由N型GaN层3、发光层4和P型GaN 层5构成的InGaN外延层2，在P型GaN层5上镀分布布拉格反射层6 ；如图2和图7所示，再用光刻胶在上述分布布拉格反射层6上制备圆形状的掩模 图形，其中分布布拉格反射层6由交替的八层高折射率Ti02材料和低折射率的Si02材料组 成；通过光罩、蚀刻工艺，将光刻胶掩模的圆形状图形转移到第一分布布拉格反射层61和第二分布布拉格反射层62上，清洗衬底1，去除残留的光刻胶；如图7所示，第一分布布拉 格反射层61所在的区域称为外延层第一区域63，第二分布布拉格反射层62所在的区域称 为外延层第二区域64;如图3所示，在分布布拉格反射层上61制作IT0透明导电层7覆盖于外延层第一 区域63 ；如图4所示，对外延层第二区域64内的第二分布布拉格反射层62周围部分进行 非等向性刻蚀至N型GaN层31 ；如图5所示，通过光罩、蚀刻工艺，在IT0透明导电层7上制作P电极8 ；如图6所示，通过光罩、蚀刻工艺，在外延层第二区域内64的第二分布布拉格反射 层62上制作N电极9并覆盖至N型GaN层31 ；清洗并分割，即得GaN基高亮度LED。依上述工艺制备的具有DBR的高亮度GaN基LED，如图6所示，最底层为蓝宝石衬 底1 ；InGaN外延层21形成于该衬底上，其中外延层21由N型GaN层31、发光层41和P型 GaN层51组成；第一分布布拉格反射层61形成于外延层第一区域63上；第二分布布拉格反 射层62形成于外延层第二区域64上；IT0透明导电层7形成于第一分布布拉格反射层61 上且覆盖于外延层第一区域63 ；P电极8形成于IT0透明导电层7上；N电极9形成于第二 分布布拉格反射层62上且覆盖至N型GaN层31上；其中第一分布布拉格反射层61位于P 电极8正下方，且第一分布布拉格反射层61图案面积大于P电极8的图案面积。以上实施例仅供本文档来自技高网...

【技术保护点】
高亮度氮化镓基发光二极管，其特征在于：在衬底上外延一由Ｎ型ＧａＮ层、发光层、Ｐ型ＧａＮ层构成的外延层；第一分布布拉格反射层，形成于外延层第一区域上；第二分布布拉格反射层，形成于外延层第二区域上；导电层形成于第一分布布拉格反射层上且覆盖于外延层第一区域；Ｐ电极形成于导电层上；Ｎ电极形成于第二分布布拉格反射层上且覆盖至Ｎ型ＧａＮ层上；其中第一分布布拉格反射层位于Ｐ电极正下方，且第一分布布拉格反射层图案面积大于或者等于Ｐ电极的图案面积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林素慧，彭康伟，刘传桂，林科闯，郑建森，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]