一种氮化镓基发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种具有金属反射层的氮化镓基高亮度发光二极管及其制作方法，其特征在于包括：衬底；外延层，形成于该衬底上，其中外延层由P型层、发光区、N型层组成；金属反射层，形成于外延层上；电流阻挡层，完全包覆在金属反射层上；电流扩展层，完全包覆在电流阻挡层上；P电极，形成于电流扩展层上；N电极，形成于N型层上。本发明专利技术通过在金属反射层外包覆电流阻挡层，形成新型反射电极结构，有效保护了金属反射层，避免金属反射层与空气接触，防止被氧化，提高抗高温高湿能力；同时这种结构又兼具电流阻挡的作用，进一步提高了芯片的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，尤其是涉及一种具有金属反射层的氮化镓基高亮度发光二极管及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文为Light Emitting Diode,简称LED)是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、亮度高、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。自20世纪90年代氮化镓(GaN)基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。目前，适合商用的蓝绿光LED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. 3Mm,绝大部分发光时从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。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Distributed BraggReflector,简称DBR)结构、透明衬底、表面粗化、光子晶体技术等。参见图1，在常规正装发光二极管结构中，包括衬底100，由下往上堆叠的N型层101、发光区102、P型层103、电流扩展层104、P电极105以及设置在N型层101裸露表面上的N电极106。由于P电极106 (通常为Cr/Pt/Au材料)对光有吸收作用，使得发光层发出的部分光线未能发射出来，造成光损失，影响芯片的发光效率，目前已有相关技术通过在金属电极下方加入反射膜(如金属膜或DBR)使得光线被反射重新进入芯片内部，然后通过 一次或多次折射发射出芯片表面，从而增加发光效率，其中通过增设金属银或铝反射膜的形成的具有反射电极的芯片，往往在芯片的封装老化中出现光衰异常的问题，尤其是在高温高湿的环境下，Al、Ag等反射金属更容易被氧化，造成光效下降，甚至失效。专利申请号为201010000448. 5的专利技术专利申请公开了一种发光二极管及其制造方法，所述发光二极管包括一基板单元、一发光单元、一反射单元、一第一电极及一第二电极。该反射单兀将射向该第一电极的光线反射，且该反射单兀包括一第一主体，该第一电极包括一个对应地位于该第一主体的上方的第一电极主体，所述第一主体的几何半径大于该第一电极主体的几何半径。通过该反射单元的设计，其电流阻障效果良好而可使电流均匀扩散，且该反射单元阻挡下方及外侧光线直接射向该第一电极，并将光线反射，减少该第一电极的吸光现象，提高发光效率。但是本专利技术存在的不足有反射金属会跟电流扩展层(如ITO导电层)接触，ITO导电层中的氧成分可能会与反射金属作用导致金属被氧化。而且在芯片制程中，电流扩展层(如ITO导电层)一般需要经过高温熔合处理，如反射金属与ITO导电层有接触部分，导致被氧化失效几率更大，不利于芯片制程的稳定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有金属反射层的GaN基高亮度LED及其制作方法。本专利技术通过在金属反射层外包覆电流阻挡层，形成新型反射电极结构，有效保护了金属反射层，避免金属反射层与空气接触，防止被氧化，提高抗高温高湿能力；同时这种结构又兼具电流阻挡的作用，减少芯片电极下方的电流积聚，进一步提高了芯片的发光效率。根据本专利技术的第一个方面，一种氮化镓基发光二极管，包括衬底；外延层，形成于该衬底上，由P型层、发光区、N型层组成；金属反射层，形成于外延层之上；电流阻挡层，形成于外延层之上，并完全包覆所述金属反射层；电流扩展层，形成于所述电流阻挡层之上，且至少部分区域与所述P型层接触；P电极，形成于所述电流扩展层之上；N电极，形成于N型层之上。在本专利技术的第一个优选实施例中，所述电流阻挡层完全包裹所述金属反射层。在本专利技术的第二个优选实施例中，所述电流阻挡层完全覆盖所述金属反射层。进一步地，上述金属反射层位于P电极正下方且金属反射层横向截面积大于或者等于P电极横向截面积且小于电流阻挡层横向截面积。进一步地，上述金属反射层材料可选用铝(Al)或者是银(Ag)或者是镍(Ni)等。进一步地，上述衬底材料可选用蓝宝石(Al2O3)或者是碳化硅(SiC)等。进一步地，上述电流阻挡层材料可选用二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiNx)或氧化铝(Al2O3)中的一种或其组合。进一步地，上述电流扩展层材料可选用镍/金合金(Ni/Au)或镍/氧化铟锡合金(Ni/ITO)或氧化铟锡(ITO)或氧化锌(ZnO)或In掺杂ZnO或Al掺杂ZnO或Ga掺杂ZnO中的一种或其组合。根据本专利技术的第二个方面，一种氮化镓基发光二极管的制作方法，其步骤如下 1)提供一衬底，在其上外延生长外延层，其至上而下包括P型层、发光区和n型层； 2)在所述外延层的部分区域上形成金属反射层和电流阻挡层光； 3)在所述外延层上形成电流阻挡层，其完全包覆所述金属反射层； 4)在所述电流阻挡层上形成电流扩展层，其至少部分区域与所述p型层接触； 5)分别在所述电流扩展层上和所述N型层上制作P电极和N电极。其中，步骤3)所述电流阻挡层完全包覆所述金属反射层，即使得金属反射层位于P电极正下方，金属反射层横向截面积大于或者等于P电极横向截面积且小于电流阻挡层横向截面积。根据本专利技术的第三个方面，一种氮化镓基发光二极管的制作方法，其步骤如下 I)提供一衬底，在其上外延生长外延层，其至上而下包括P型层、发光区和n型层； 2 )在所述外延层的形成电流阻挡层，其内部包裹一金属反射层； 3)在所述电流阻挡层上形成电流扩展层，其至少部分区域与所述p型层接触； 4)分别在所述电流扩展层上和所述N型层上制作P电极和N电极。其中，步骤2)所述电流阻挡层完全包覆所述金属反射层，即使得金属反射层位于P电极正下方，金属反射层横向截面积大于或者等于P电极横向截面积且小于电流阻挡层横向截面积。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是 (I)通过在常规LED芯片电极结构中，增设金属反射层，减少金属电极对光的吸收作用，从而提闻芯片发光效率。(2)增设的金属反射膜外完全披覆电流阻挡层结构，即金属反射层横向截面积小于电流阻挡层横向截面积，从而避免反射金属与空气接触，有效地保护其反射性能，提高发光效率。(3)电流阻挡层结构又兼具电流阻挡的作用，可以减少芯片电极下方的电流积聚，进一步提高了芯片的发光效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本专利技术，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本专利技术限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本专利技术的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。 附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图I是常规正装发光二极管的结构示意图。图2是本专利技术第一个实施例制作氮化镓基高亮度发光二极管的剖面示意图。图3是本专利技术第二个实施例制作氮化镓基高亮度发光二极管的剖面示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管，包括衬底；外延层，形成于该衬底上，由P型层、发光区、N型层组成；金属反射层，形成于外延层之上；电流阻挡层，形成于外延层之上，并完全包覆所述金属反射层；电流扩展层，形成于所述电流阻挡层之上，且至少部分区域与所述P型层接触；P电极，形成于所述电流扩展层之上；N电极，形成于N型层之上。2.根据权利I所述的一种氮化镓基发光二极管，其特征在于所述金属反射层位于所述P电极正下方且所述金属反射层横向截面积大于或者等于所述P电极横向截面积且小于所述电流阻挡层横向截面积。3.根据权利I所述的一种氮化镓基发光二极管，其特征在于所述电流阻挡层完全包裹所述金属反射层。4.根据权利I所述的一种氮化镓基发光二极管，其特征在于所述电流阻挡层完全覆盖所述金属反射层。5.根据权利I所述的一种氮化镓基发光二极管，其特征在于所述电流阻挡层的材料选用二氧化硅、氮化硅或氧化铝中的一种或其组合。6.根据权利I所述的一种氮化镓基发光二极管，其特征在于所述电流扩展层的材料选用镍/金合金、镍/氧化铟锡合金、氧化铟锡、氧化锌、In掺杂氧化锌、Al掺杂氧化锌、Ga掺杂氧化锌中的一种或其组合。7.一种氮化镓基发光二极管的制作方法，其步骤如下 1)提供一衬底，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何安和，林素慧，郑建森，彭康伟，林潇雄，刘传桂，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：