[发明专利]一种氮化镓基发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

 本发明涉及光电技术领域，特别是一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管（Light Emitting Diode；LED）是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。自20世纪90年代氮化镓GaN基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。

现有技术中，常规发光二极管结构如图1所示，包括衬底1，由下往上依次堆叠的N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4、透明导电层5、P电极6以及设置在N型GaN层2裸露表面上的N电极7。由于P电极6和N电极7电极材料通常为Cr/Au，Au对光有吸收作用，使得发光层3发出的部分光线未能发射出来，造成光损失，影响芯片发光效率。由于在制作N型电极过程中，需要刻蚀部分P型GaN层4、发光层3、以及部分N型GaN层2，造成发光层3的刻蚀损伤，减小发光区面积，影响发光效率；同时由于发光区面积的减小，导致LED正向电压也上升。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。它通过在衬底底部开孔安置N型电极，减少发光区刻蚀损伤，增加发光区面积来提升光效。

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：

一种氮化镓基发光二极管，它包括衬底以及置于衬底上方依次由N型GaN层、发光层、P型GaN层和透明导电层组成的发光结构。在透明导电层上置有P型电极。其结构特点是，所述衬底底部开设孔直至N型GaN层，在所述孔内设有N型电极置于N型GaN层下底面。

在上述氮化镓基发光二极管中，所述孔的直径为60-150um，孔的高度为80-200um。

在上述氮化镓基发光二极管中，所述孔开设于衬底底部中心位置。

在上述氮化镓基发光二极管中，所述N型电极充满孔，N型电极的下底面与衬底底部齐平。

一种如上所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其包括以下步骤：

1）在衬底上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层、发光层以及P型GaN层；

2）利用蒸镀技术在P型GaN层上表面制备透明导电层，并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区；

     3）在P型导电层欧姆接触区上利用蒸镀和曝光技术制备P型电极；

     4）将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底背面减薄；

     5）利用CO₂激光器刻蚀技术，从衬底背面刻蚀孔至N型GaN层；

     6）利用蒸镀和曝光技术制备N型电极，将N型电极置于孔内与N型GaN层接触；

7）利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。

本发明由于采用了上述结构和制作方法，制作N型电极无需刻蚀部分P型GaN层和发光层，而是从衬底底部开孔至N型GaN层来安置N型电极，减少电极对光的吸收，减小对芯片发光面积的破坏，有助于优化芯片电流分布状况，提升LED亮度，降低LED电压，从而有效提升LED的发光效率。同时，因为蓝宝石衬底不易散热，本发明在衬底底部开孔还有助于散热，增加良率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1是现有技术中发光二极管的结构示意图；

图2是本发明发光二极管的结构示意图。

具体实施方法

参看图2，本发明氮化镓基发光二极管包括衬底1以及置于衬底1上方依次由N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4和透明导电层5组成的发光结构，在透明导电层5上置有P型电极6。衬底1底部开设孔直至N型GaN层2，在所述孔内设有N型电极7置于N型GaN层2下底面。孔的直径为60-150um，孔的高度为80-200um，孔开设于衬底1底部中心位置。N型电极7充满孔，N型电极7的下底面与衬底1底部齐平。

本发明氮化镓基发光二极管的制作方法为：

1）在衬底1上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层2，发光层3以及P型GaN层4。

2）利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区。

    3）利用蒸镀和曝光技术制备P型电极6。

    4）将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底1背面减薄。