[发明专利]一种大功率GaN基发光二极管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是大功率GaN基发光二极管结构及其制作方法。

背景技术

基于宽禁带半导体材料的发光器件一直是半导体光电子学领域研究和开发的重点。特别是以III-V族氮化物材料为代表蓝绿色发光二极管的研制成功，使得发光二极管可以实现全色彩发光，并逐步迈向白光照明时代。发光二极管由于具有低能耗、长寿命、重量轻、体积小等优点，目前已广泛应用于信号显示、显示器背光源、交通信号指示、户外广告显示屏以及景观照明等领域。但从目前的实际情况来看，大功率发光二极管在民用照明市场的广泛应用仍存在技术和价格等方面的诸多问题，在这些问题中，最重要的就是大注入电流条件下发光二极管的发光效率和热稳定性问题。

目前，大功率GaN基发光二极管的通常制作方法是，采用叉指型电极结构，利用刻蚀的方法形成N型电极接触区域，然后制备P型和N型欧姆接触电极，最后进行衬底的减薄并切割成单个的GaN基LED芯片。由于P型GaN载流子浓度偏低，注入电流不能有效的转化为过剩载流子，使得正面出光的LED器件中P型欧姆接触问题一直是一个技术难点。为了使注入电流在P型和N型电极之间均匀扩展，P型电极应覆盖较大面积的P型GaN层，但是过大的P型电极面积又会对有源层出射光线产生遮挡，造成低的出光效率，而如果工作电流分布不均匀往往会造成烧毁电极并影响产品的性能。已公开中国专利CN1624940A“大功率氮化镓基发光二极管的制作方法”提出了一种利用空气桥技术制备大功率氮化镓基发光二极管管芯的方法，该方法需要利用干法刻蚀技术将大面积管芯分隔成小面积的管芯，然后利用空气桥技术将每个小面积管芯的P电极连接起来，这样的制作方法增加了芯片制程工艺难度，降低了产品良率，难以进行大规模的量产。

发明目的

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种大功率GaN基发光二极管结构及其制作方法。它能有效提高大电流注入情况下的电流注入效率，从而提高发光二极管器件的发光效率和可靠性。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种大功率GaN基发光二极管结构，它包括衬底和在衬底上依次外延生长的N型氮化镓层、有源发光层、P型氮化镓层。P型氮化镓层的上方为透明导电层，透明导电层上的一端置有P型电极，N型氮化镓层上、与P型电极相对的另一端置有N型电极。其结构特点是，所述透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块，各导电层块之间用金属电极连接起来并且都连接到P型电极。

在上述大功率GaN基发光二极管结构中，所述导电层块形状为正方形、长方形、平行四边形或者以及其它任意形状的小面积结构。

一种大功率GaN基发光二极管结构的制作方法，其步骤为：

1)在衬底上用金属有机化合物化学气相淀积技术分别外延生长N型氮化镓层、有源发光层和、P型氮化镓层；

2)利用光刻和干法刻蚀技术刻蚀出N型接触氮化镓区；

3)利用光刻和蒸发的方法在P型氮化镓层上制备透明导电层；

4)利用刻蚀技术将大面积的透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块；

5)利用光刻和蒸发的方法制备P型电极和N型电极，并制备金属电极将各导电层块之间连接起来；

6)将衬底从背面进行减薄，并将大功率GaN基发光二极管沿设计好的分割道分割成单个管芯。

本发明由于采用了上述结构和方法，将发光二极管P型GaN表面的透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块，并再将各导电层块之间用金属电极进行连接，利用透明导电层与P型GaN之间良好的欧姆接触特性，可以获得更高的电流注入效率和更均匀的电流分布，提高发光二极管器件在大注入电流条件下的发光效率和可靠性。同时，该方法工艺简单，成品率高，适用于进行大规模工业量产。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图。

具体实施方式