[发明专利]一种半导体发光器件的电流阻挡层及其制备方法

权利要求书

1.一种半导体发光器件的电流阻挡层，其特征在于，其包括在半导体外延层和在半导体外延层上具有图形化的介质扩散区域，在介质扩散区域内扩散有不与上述半导体外延层形成欧姆接触的介质离子，所述的介质离子为金属或半导体材料；所述介质扩散区域的厚度为1-5nm。

2.根据权利要求1所述的一种半导体发光器件的电流阻挡层，其特征在于，所述介质离子在介质扩散区域中的浓度范围为1E5-1E15/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种半导体发光器件的电流阻挡层，其特征在于，所述半导体材料为III族、IV族和V族中的金属元素和非金属元素所组成的化合物，优选的，所述半导体材料为GaN或GaAs；所述金属为Al、Au、Ag、Cu、Mg、Ti、Ni、In、Fe、Si和Pb中的一种或多种。

4.一种如权利要求1所述半导体发光器件的电流阻挡层的制备方法，其特征在于，其包括步骤如下：

(1)在半导体外延层上制备一层金属薄膜或半导体材料薄膜；所述金属薄膜或半导体材料薄膜的厚度为所述金属薄膜中的金属为不能与上述半导体外延层形成欧姆接触的金属；所述半导体材料薄膜中的半导体材料为不能与上述半导体外延层形成欧姆接触的半导体材料；

(2)利用半导体光刻腐蚀工艺对半导体外延层上的金属薄膜或半导体材料薄膜图形化，所述图形即为电流阻挡层的目标区域；

(3)将经步骤(2)图形化后的半导体外延层置于高温炉内5-30min，使得图形化金属薄膜或半导体材料薄膜扩散到半导体外延层表层内，形成扩散区域，所述扩散区域的厚度范围为1-5nm；扩散区域中离子浓度范围为1E5-1E15/cm³；所述的离子即为所述金属薄膜或半导体材料薄膜经加热所扩散出的离子；

(4)按照现有技术在半导体外延层上进行半导体发光器件的制备，其中，在扩散区域上对应制备电极。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的半导体外延层为GaN基LED外延片，所述的介质扩散区域中的介质离子为金属Ag、Al、Au、Cu和Fe中的一种或多种；所述的介质扩散区域中的介质离子为半导体材料GaN或GaAs。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的半导体外延层为GaP外延片，所述的介质扩散区域中的介质离子为金属Au、Ag、Al和In中的一种或多种；所述的介质扩散区域中的介质离子为半导体材料GaN或GaAs。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中在半导体外延层上制备一层金属薄膜或半导体材料薄膜的方法为电子束蒸镀法、溅射法或沉积法。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的高温炉，其炉内的温度为300-800℃，并且具有保护气体做保护，所述保护气体的流速为2-5L/min，优选的，所述保护气体为N₂、H₂或Ar₂。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当半导体发光器件为GaN基LED管芯时，其电流阻挡层的制备方法，包括步骤如下：

(1)通过酸洗去除GaN基LED外延片表面氧化层、利用有机物去除GaN基LED外延片上的油脂沾污，在GaN基LED外延片上利用电子束蒸镀法、溅射法或沉积法制备一层厚的金属薄膜，金属薄膜中的金属为不能与GaN基LED外延片形成欧姆接触的材料；优选的，所述金属薄膜中的金属为Ag、Al、Au、Cu和Fe中的一种或多种；

(2)利用半导体光刻工艺对GaN基LED外延片上的金属薄膜图形化，所述图形即为电流阻挡层的目标区域；

(3)将经步骤(2)图形化后的GaN基LED外延片置于高温炉内10-20min，使得图形化金属薄膜扩散到GaN基LED外延片表层内，形成金属扩散区域，所述金属扩散区域的厚度范围为1-5nm；金属扩散区域中离子浓度范围为1E5-1E15/cm³；所述的离子即为所述金属薄膜经加热所扩散出的金属离子；所述高温炉内的条件为：温度550-800℃，并且具有氮气保护，氮气的流速为3L/min；

(4)按照现有技术在GaN基LED外延片上进行半导体发光器件的制备，其中，在金属扩散区域上依次制备电流扩展层和P电极，P电极位于金属扩散区域的上方。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当半导体发光器件为GaP基LED管芯时，其电流阻挡层的制备方法，包括步骤如下：

(1)去除背面磷的GaAs衬底AlGaInP外延片，在P面GaP外延片上利用电子束蒸镀法、溅射法或沉积法制备一层厚的金属薄膜，金属薄膜中的金属为不能与GaP外延片形成欧姆接触的材料；优选的，所述金属薄膜中的金属为Au、Ag、Al和In中的一种或多种；

(2)利用半导体光刻工艺对GaP外延片上的金属薄膜图形化，所述图形即为电流阻挡层的目标区域；

(3)将经步骤(2)图形化后的GaP外延片置于高温炉内5-20min，使得图形化金属薄膜扩散到GaP外延片表层内，形成金属扩散区域，所述扩散区域的厚度范围为1-5nm；金属扩散区域中离子浓度范围为1E5-1E15/cm³；所述的离子即为所述金属薄膜经加热所扩散出的金属离子；所述高温炉内的条件为：温度500-700℃，并且具有氮气保护，氮气的流速为3L/min；

(4)按照现有技术在GaP外延片上进行半导体发光器件的制备，其中，在金属扩散区域上依次制备电流扩展层和P电极，P电极位于金属扩散区域的上方且P电极直径比金属扩散区域直径大5-20μm，优选的，所述P电极为高温合金后的AuBeTiAu。