氮化镓基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半导体发光元件制作方法，更具体地说是一种具有高反射系数电流扩展层的氮化镓基发光二极管及其制作方法。该氮化镓基发光二极管，至少包括：氮化镓基外延层，包括n型层、发光层和p型层；电流扩展层，形成于所述p型层的部分表面上，包括Ag反射层和电子阻挡层，其中所述电子阻挡层覆盖在所述Ag反射层上，表面被氧化形成一层氧化物绝缘层，从而起到阻挡电子扩散和扩展电流的作用；氧化物透明导电膜，覆盖所述电流阻挡层和露出的外延层表面；P、N电极，分别连接所述p型层和n型层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体发光元件制作方法，更具体地说是一种具有高反射系数电流扩展层的。
技术介绍
固态发光器件的发光二极管具有低能耗,高寿命,稳定性好,体积小，响应速度快以及发光波长稳定等良好光电特性，被广泛应用于照明、家电、显示屏及指示灯等领域。此类型发光器件在光效、使用寿命等方面均已有可观的进步，有希望成为新一代照明及发光器件主流。近年来，为了尽量避免P电极对LED发光的遮挡和吸收，通常在LED芯片的内部引入电流阻挡层以限制或者大幅减少P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P电极大致相当，这样可以大大改善P电极的遮挡和吸光，一般绝缘材料与GaN粘附性较差，在焊线推拉力作用下，P电极容易从GaN表面脱落，另外阻挡层正下方虽基本无电流直接注入，但在有源层传播的光波导仍会从电流阻挡层散发出来，之后被吸光电极吸收。
技术实现思路
本专利技术公开了一种，其具有高反射系数电流阻挡结构。根据本专利技术的一个方面:氮化镓基发光二极管的制作方法，包括以下步骤:1)提供一氮化镓基外延片，包括η型层、发光层和P型层；2)在P型层的部分表面上形成Ag反射层和电子阻挡层，其中所述 电子阻挡层覆盖在所述Ag反射层上；3)沉积氧化物透明导电层，其覆盖所述电子阻挡层和露出的P型层表面；4)将所述外延片进行退火处理，电子阻挡层表面被氧化形成一氧化物绝缘层，从而在所述氧化物透明导电层与P型层之间形成电流扩展层，其包括Ag反射层、电子阻挡层和氧化物绝缘层，起到阻挡电子扩散和扩展电流的作用；5)在经过以上处理的外延片上制作Ρ、Ν电极；6)将所述外延片经研磨减薄并分割成芯粒。在一些实施例中，在所述步骤2)中电子阻挡层的材料包含Ti元素，可以为Ti或者TiW，与Ag反射层构成金属薄膜结构Ag/Ti或Ag/TiW，并在步骤4)的退火过程中，表层被氧化形成氧化物绝缘层。在一些实施例中，在所述步骤2)中Ag反射层厚度为50(Γ3000埃，保证其反射率。在一些实施例中，在所述步骤2)中电子阻挡层的厚度足以阻挡氧向Ag反射层扩展，并在退火后具备一定的绝缘性能。在一些实施例中，在所述步骤2)中电子阻挡层的厚度为50(Γ2000埃。在一些实施例中，在步骤3)中，透明导电膜为含O的薄膜，其退火过程中足以氧化电子阻挡层的表面形成氧化物绝缘层，并阻止O进一步扩散至Ag反射层当中。在一些实施例中，步骤4)中，所述退火温度介于400° C-500° C之间，气氛为O2或n2。根据本专利技术的一个方面，氮化镓基发光二极管，包括:氮化镓基外延层，包括η型层、发光层和P型层；电流扩展层，形成于所述P型层的部分表面上，包括Ag反射层和电子阻挡层，其中所述电子阻挡层覆盖在所述Ag反射层上，表面被氧化形成一层氧化物绝缘层，从而起到阻挡电子扩散和扩展电流的作用；氧化物透明导电膜，覆盖所述电流阻挡层和露出的外延层表面；Ρ、N电极，分别连接所述P型层和η型层。在一些实施例中，所述Ag反射层厚度为500 3000埃。在一些实施例中，所述电子阻挡层的材料包含Ti元素。在一些实施例中，所述电流阻挡层包含Ag/Ti或者Ag/TiW。在一些实施例中，所述电子阻挡层的厚度为50(Γ2000埃。在一些实施例中，所述氧化物绝缘层为二氧化钛。在一些实施例中，所述P电极在法向量上的投影与所述电流阻挡层对应。在本专利技术中，在P型层与氧化物透明导电层之间植入由Ag反射层和电子阻挡层构成的反射结构，通过退火处理，富含O原子的透明电流扩展层将电子阻挡层表层氧化，形成绝缘的氧化物，从而形成具有高反射系数电流扩展层。同时，绝缘氧化层又可作为扩散阻挡层(Diffusion Barrier),防止`Ag反射层被氧化,反射率下降，保证光电效率得到提高。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，与本专利技术的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1为根据本专利技术实施的一种GaN基发光二极管芯片的制作流程图。图2 图6为根据本专利技术实施的一种GaN基LED芯片制备过程的结构剖面图。其中，图6为最终获得的水平结构LED芯片结构剖面图。图中各标号表不: 100:外延片；101:生长衬底；102:n-GaN 层；103:发光层；104:p_GaN 层；200:Ag/Ti或者Ag/TiW薄膜金属层；300:反射结构；301:氧化物绝缘层；400:透明导电膜；502:p电极；501:n电极。具体实施例方式下面将结合示意图对本专利技术的LED芯片的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。下面实施例公开了一种氮化镓基发光二极管芯片结构及其制作方法，其在P型层与氧化物透明导电层之间植入由Ag反射层和电子阻挡层构成的反射结构，通过退火处理，富含O原子的透明电流扩展层将电子阻挡层表层氧化，形成绝缘的氧化物，从而形成具有高反射系数电流扩展层。具体步骤如图1所示，主要包括步骤SOf S07: 501:提供一 GaN基LED外延片； 502:清洁、干燥所述LED外延片； 503:在外延片表面上沉积Ag/Ti或者Ag/TiW金属薄膜并蚀刻成图案； 504:沉积透明导电膜，其覆盖所述金属薄膜并向外延层表面延伸； 505:退火，在反射结构表面形成绝缘氧化物； 506:制作P、N电极； 507:减薄分割外延片，形成LED芯片。其中，步骤SOl 中，GaN基LED外延片一般包括n-GaN层，发光层和p-GaN层；步骤S02中具体包括HCl清洗，BOE清洗和王水清洗等步骤；步骤S03中，Ag/Ti或者Ag/TiW薄膜金属为一次性蒸镀，防止Ag在空气中被氧化，Ag/Ti或者Ag/TiW金属薄膜被蚀刻形成图案，可与后续P电极的位置对应，具体方法为:先将所述GaN基LED外延片利用黄光光刻技术刻画出所需图形，然后置于BOE溶液中去除部分Ti或者TiW层，最后用Ag蚀刻液去除Ag层；所述步骤S04中，透明导电膜为富含O的薄膜(如ITO或ZnO等)，以便退火过程中，表层Ti或TiW被氧化，形成Ti氧化物绝缘层，同时阻止O进一步扩散至Ag反射层当中；步骤S05中，在氮气或者氧气环境中进行退火处理，退火温度介于400° C-480° C之间，既保证透明导电层与P-GaN能形成欧姆接触，又避免Ag反射层在超高温状态下聚集，气氛为O2或N2。下面结合优选实施例和附图对本专利技术的实施作进一步说明。实施例请参考图2 图6，一种具有高反射系数的电流扩展层的GaN基LED芯片的制作方法，包括下面步骤。首先，提供一 LED外延片100，该LED外延片包括生长衬底101、n_GaN层102、发光层103和p-GaN层104，并对外延片进行清洁、干燥处理，包括HCl清本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化镓基发光二极管的制作方法，包括以下步骤：1）提供一氮化镓基外延片，包括n型层、发光层和p型层；2）在p型层的部分表面上形成Ag反射层和电子阻挡层，其中所述电子阻挡层覆盖在所述Ag反射层上；3）沉积氧化物透明导电层，其覆盖所述电子阻挡层和露出的p型层表面；4）将所述外延片进行退火处理，所述电子阻挡层表面被氧化形成一氧化物绝缘层，从而在所述氧化物透明导电层与p型层之间形成电流扩展层，其包括所述Ag反射层、电子阻挡层和氧化物绝缘层，起到阻挡电子扩散和扩展电流的作用；5）在经过以上处理的外延片上制作P、N电极；6）将所述外延片经研磨减薄并分割成芯粒。

【技术特征摘要】
1.化镓基发光二极管的制作方法，包括以下步骤: 1)提供一氮化镓基外延片，包括η型层、发光层和P型层； 2)在P型层的部分表面上形成Ag反射层和电子阻挡层，其中所述电子阻挡层覆盖在所述Ag反射层上； 3)沉积氧化物透明导电层，其覆盖所述电子阻挡层和露出的P型层表面； 4)将所述外延片进行退火处理，所述电子阻挡层表面被氧化形成一氧化物绝缘层，从而在所述氧化物透明导电层与P型层之间形成电流扩展层，其包括所述Ag反射层、电子阻挡层和氧化物绝缘层，起到阻挡电子扩散和扩展电流的作用； 5)在经过以上处理的外延片上制作P、N电极； 6)将所述外延片经研磨减薄并分割成芯粒。2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤2)中所述电子阻挡层的材料包含Ti元素。3.根据权利要求2所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于:所述电子阻挡层的厚度足以阻挡氧向Ag反射层扩展，并在退火后具备一定的绝缘性能。4.根据权利要求3所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于:所述电子阻挡层的厚度为500 2000埃。5.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于:在步骤3)中，透明导电膜为含O的薄膜，其退火过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建健，钟志白，陈顺平，梁兆煊，黄少华，赵志伟，
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：