[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的电流阻挡层及其制备方法，属于光电子器件技术领域。

背景技术

发光二极管简称LED，采用砷化镓、镓铝砷和磷化镓等材料制成，其内部结构为一个PN结，具有单向导电性。当在LED的PN结上加正向电压时，PN结势垒降低，载流子的扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入到N区，N区的电子注入到P区，这样相互注入的空穴与电子相遇后会产生复合，复合时产生的能量大部分以光的形式出现，因此而发光。根据人们对可见光的研究，人眼所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光(蓝色光+黄色光)或三波长发光(蓝色光+绿色光+红色光)的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术。二十世纪九十年代初，以氮化物为代表的第三代宽带隙半导体材料获得了历史性突破，在GaN基材料上成功地制备出绿色、蓝色和紫色LED，使得LED白光照明成为可能。从1971年第一只GaN LED管芯到1994年，GaN HEMT出现了高电子迁移率的蓝光GaN基二极管，GaN半导体材料发展十分迅速，市场需求驱动力十分大，将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导，具有巨大发展空间。

照明市场和背光市场对LED芯片的高亮度、强光效提出新的要求，而在外延生长和芯片工艺制程中如何提高LED的内量子效率和外量子效率成为各家争相研究的热点。有效电流注入、最大化的电子空穴复合，是LED量子效率的关键。LED芯片结构中电流通过两个金属焊盘流通，而复合的光子在两个焊盘处常被遮挡。因此，在外延生长和芯片工艺中，都会想办法把电极下面最密集的电流向周围尽可能的均匀扩展，以使得有效光区域范围扩大。电流阻挡层的概念也由此得来。

但是现有半导体发光器件电流阻挡层的制备方法常存在阻挡层与半导体材料粘附不好、容易脱落，电流阻挡层引起器件额外界面使得接触势垒增大，从而导致器件有效效率降低的特点。

中国专利文件CN101510580A公开了一种具有电流阻挡层的发光二极管，主要特点是在透明电极层P型半导体材料层之间，阳极金属电极焊线层下方对应的局部位置上，形成有电流阻挡层。利用电流阻挡层减少晶片电极下方的电流积聚，减少电极对光的吸收，提高了出光率。中国专利文件CN101341604提供了一种具有电流扩展层的发光二极管芯片及其制备方法，该发光二极管芯片具有至少一个电流阻挡层，具有外延半导体层序列的材料，电流扩展层的材料和/或在半导体层序列和电流扩展层之间的界面。以上专利中均给出一种电流阻挡层结构，并没有具体给出电流阻挡层的制备工艺。

中国专利文件CN101752478A提供了一种改善发光二极管电流扩展效率的发光二极管及其制备方法，P型电流扩展层内形成有一电流阻挡区，该电流阻挡区内设置有电流阻挡层；所述的方法是通过离子植入或二次外延的方式在P型电流扩展层内形成电流阻挡层。离子植入区域植入或二次外延方法对外延生长和工艺清洁度要求很高，其成本也高，并不适合批量规模化成本管理。

中国专利文件CN101969089A公开了一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法，在氮化镓基发光外延层之上定义电流阻止区，在电流阻止区的非掺杂氮化镓基外延层之上镀一金属层作为掩膜以覆盖整个电流阻止区；采用电化学蚀刻将电流阻止区之外的非掺杂氮化镓基外延层去除；利用电化学蚀刻选择性定义电流阻挡层，避免了干法蚀刻带来的损伤和钝化问题，获得基于非掺杂外延层的具有电流阻挡效应的氮化镓基发光二极管。该专利通过电化学蚀刻去除非掺杂外延层而使得未去除区域达到电流阻挡的效果。

中国专利文件CN101552316公开了一种具有图案化电流阻挡金属接触的发光二极管，所述发光二极管包括：外延层构造；形成在所述外延层构造上的第一电极；以及形成在所述外延层构造上的第二电极。所述第一电极具有图案，而所述第二电极具有与所述第一电极的图案相对准的部分。所述第二电极的所述部分形成与所述外延层的构造的非欧姆接触。专利中给出一种通过非欧姆接触电极的方式阻挡电流以达到电流均匀的目的，与很多专利电极前植入介质膜实现电流阻挡的结构一样。此方法也仅是通过额外增加非欧姆接触的方法实现电流阻挡效果。

另外如在很多专利文章中提到，通过在P型和电流扩展层之间植入介质膜的方法起到电流阻挡的效果。电流阻挡层一般为SiO₂或SiNx薄膜，这种方法得到的电流阻挡层对介质膜和外延层的粘附要求高，同时介质膜导电性差，器件的散热寿命也会受到一定的影响。

发明内容

发明概述