垂直发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直发光二极管及其制作方法。该LED结构包括：永久基板；p型GaN基外延层，位于所述永久基板之上；发光层，位于所述p型GaN基外延层之上；中间层，位于所述发光层之上，其材料为AlxInyGa(1-x-y)N（0≤x<1,0≤y<1），禁带宽度介于GaN与发光层之间；n型GaN基外延层，位于所述中间层之上；n电极，位于n型GaN基外延层之上；空隙结构，形成于所述n型GaN基外延层与所述中间层之间，并且在垂直投影面上的位置与n电极对应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光二极管及其制作方法，更为具体地，涉及ー种垂直氮化镓基发光ニ极管及其制作方法。
技术介绍
近年来，垂直薄膜结构GaN基发光二极管(LED)已成为研究开发的新热点。与常规结构比较，垂直结构LED通过衬底转移，形成电极上下分布，电流垂直注入，解决了常规结构GaN基LED器件中因电极水平分布、电流横向注入导致的诸如散热不佳，电流分布不均、可靠性差等一系列问题。垂直结构LED芯片的η电极位于出光面顶部，其存在会遮挡并吸收有源层发出的光。为了尽量避免η电极对于发光的遮挡和吸收，通常在垂直芯片的内部引入电流阻挡层 以限制或者大幅減少η电极下方有源层的发光。例如，在P型外延层与P型接触金属层之间插入绝缘材料(如氧化硅、氮化硅等)作为电流阻挡层，其大小和位置与η电极大致相当，这样可以大大改善η电极的挡光和吸光。然而，用作电流阻挡层的氧化硅或者氮化硅等绝缘材料与P型接触金属层的黏附度不佳，会影响晶圆键合的牢固度，从而造成衬底剥离良率降低并影响可靠性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供，通过激光辐照热分解在η型氮化镓基外延层与发光层之间形成空隙作为电流阻挡层，同时，引入中间层作为热分解材料层并起到保护发光层的作用。根据实现上述目的的垂直发光二极管，其结构包括永久基板；ρ型GaN基外延层，位于所述永久基板之上；发光层，位于所述P型GaN基外延层之上；中间层，位于所述发光层之上，其材料为AlxInyGa(1_x_y)N(0 ( χ<1, O ( y〈l )，禁带宽度介于GaN与发光层之间；n型GaN基外延层，位于所述中间层之上；n电极，位于η型GaN基外延层之上；空隙结构，形成于所述η型GaN基外延层与所述中间层之间，并且在垂直投影面上的位置与η电极对应。根据实现上述目的的垂直发光二极管的制作方法，包括步骤1)在一永久基板上形成外延层，其至上而下包括η型GaN基外延层、中间层、发光层和P型GaN基外延层，并且所述中间层材料为AlxInyGa(1_x_y)N (O彡χ<1, O彡y〈l)，且其禁带宽度介于GaN与发光层之间；2)采用激光照射部分η型GaN基外延层，激光照射造成辐照区的中间层表层热分解，在η型GaN基外延层与发光层之间形成空隙结构；3)在η型GaN基外延层上制作η电极，其在垂直投影面的位置与空隙结构对应。本专利技术采用激光辐照热分解方式在η型GaN基外延层与发光层之间形成具有电流阻挡作用的空隙，同时，通过在η型GaN基外延层与发光层之间引入中间层可以有效地保护发光层，而中间层本身就是提供空隙形成的热分解层。本专利技术在垂直GaN基发光二极管的η端引入空隙电流阻挡层，可以有效避免P端设计绝缘介质阻挡层对于衬底键合和剥离的不利影响，并具有更高的可靠性。在本专利技术当中，中间层优选η型AlInGaN ；永久基板材料选自娃、铜、镍、钴、钥、陶瓷、蓝宝石、氮化镓及其组合；临时衬底材料选自蓝宝石、硅、氮化镓、碳化硅、氧化锌及其组合；去除临时衬底的方式包括激光剥离、研磨和湿法腐蚀。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。附图说明图I是本专利技术优选实施例的垂直发光二极管结构示意图。·图2 7是本专利技术优选实施例的垂直发光二极管制作步骤示意图。图中部件符号说明 100:蓝宝石衬底 101:缓冲层102u-GaN 层103n-GaN 层 104:中间层105=MQff 层106p-GaN 层110 :空隙结构200 :娃基板210 p反射电极220 :金属叠层230 p电极240A n电极焊盘240B n电极扩展条300 =Ni掩膜 310 :激光福照区。具体实施例方式下面将结合示意图对本专利技术的LED结构及其制作方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。本专利技术的核心思想在于提供ー种具有电流阻挡效应的，通过激光辐照热分解在η型GaN基外延层与发光层之间形成激光烧蚀区作为电流阻挡层，以改善电流分布，减小电极吸光。同时引入中间层作为热分解材料层并起到保护发光层的作用。下面各实施例公开了ー种具有电流阻挡效应的，该LED结构包括永久基板；p型GaN基外延层,位于永久基板之上；发光层，位于P型GaN基外延层之上；中间层，所述发光层之上，其材料为AlxInyGa(1_x_y)N(0彡χ<1, O彡y〈l)，禁带宽度介于GaN与发光层之间；n型GaN基外延层,位于中间层之上；n电极,位于η型GaN基外延层之上；空隙结构，形成于η型GaN基外延层与所述中间层之间，并且在垂直投影面上的位置与η电极对应。进ー步，结合上述LED结构，本专利技术还提供了一种制造方法，包括以下步骤1)在一永久基板上形成外延层，其至上而下包括η型GaN基外延层、中间层、发光层和P型GaN基外延层，并且所述中间层材料为AlxInyGa(1_x_y)N (O彡χ<1, O彡y〈l )，且其禁带宽度介于GaN与发光层之间；2)采用激光照射部分η型GaN基外延层，激光照射造成辐照区的中间层表层热分解，在η型GaN基外延层与发光层之间形成空隙结构；3)在η型GaN基外延层上制作η电极，其在垂直投影面的位置与空隙结构对应。在一些实施例中，永久基板材料选自硅、铜、镍、钴、钥、陶瓷、蓝宝石、永久基板材料选自硅、铜、镍、钴、钥、陶瓷、蓝宝石、氮化镓、氧化锌、氮化铝或其组合。 在一些优先实施例中，η电极在垂直投影面的位置及大小与辐照区相当或者相同。在一些实施例中，ー种具有电流阻挡效应的垂直LED可以通过下面方法制备提供临时衬底，在其上依次外延生长η型GaN基外延层、中间层、发光层和P型GaN基外延层，并且所述中间层材料为AlxInyGa(1_x_y)N (O彡χ<1, O彡y〈l)，且其禁带宽度介于GaN与发光层之间；提供永久基板，将其与上述临时衬底之外延层通过金属叠层进行粘结键合；去除临时衬底，并暴露出η型GaN基外延层；采用光刻定义辐照区和非辐照区，非辐照区覆盖掩膜；采用激光照射辐照区，激光光子能量介于GaN与中间层禁带宽度之间，激光照射造成辐照区的中间层表层热分解，并在η型GaN基外延层和中间层形成空隙；制作η电极，并使得η电极在垂直投影面的位置及大小与辐照区相当或者相同。下面结合附图和实施例对本专利技术作进ー步说明。如附图I所不的一种垂直发光二极管芯片结构，包括娃基板200、n_GaN层103、中间层104、多量子阱有源层(MQW) 105、ρ-GaN层106、空隙结构110、p反射电极210、金属叠层220、P电极230、η电极焊盘240Α和η电极扩展条。其中，娃基板200具有两个主表面，正面和背面；金属叠层220形成于娃基板200的正面之上，其结构为Cr/Pt/Au/Pt/Cr，厚度50/50/1000/50/50nm ；p反射电极210形成于金属叠层220之上，其材料为Ag，厚度200nm ；p-GaN层106形成于本文档来自技高网...

【技术保护点】
垂直发光二极管，包括：永久基板；p型GaN基外延层，位于所述永久基板之上；发光层，位于所述p型GaN基外延层之上；中间层，位于所述发光层之上，其材料为AlxInyGa(1？x？y)N（0≤x<1,？0≤y<1），禁带宽度介于GaN与发光层之间；n型GaN基外延层，位于所述中间层之上；n电极，位于n型GaN基外延层之上；空隙结构，形成于所述n型GaN基外延层与所述中间层之间，并且在垂直投影面上的位置与n电极对应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘群峰，
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：