氮化镓基发光器件的电极体系及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种氮化镓基发光器件。更具体而言，本发明涉及一种氮化镓基发光 器件的P型电极体系及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，氮化镓基发光器件的发光效率得到了很大的提升，如市场上氮化镓基发 光二极管（LED)照明产品的发光效率已达到1501m/W以上，实验室水平已经达到3001m/W。 随着氮化镓发光器件在照明、显示、投影等各方面的广泛应用，要求进一步提高其光电转化 效率，提高其散热性能和可靠性。
[0003] 在氮化镓基发光器件中，由于P型氮化镓的空穴浓度小于1018cnT3,氮化镓的功函 数在6. 5-7. 5eV之间，而功函数最高的金属Pt只有5. 65eV，因此，在p型氮化镓上形成欧姆 接触比较困难。
[0004] 氮化镓基发光二极管在结构上分为正装结构、倒装结构和垂直结构。倒装和垂直 结构的发光二极管具有良好的散热性能，适于大功率的应用，越来越受到应用市场的青睐。 在正装结构中要求P型电极具有较高的透射率。现有技术中多用NiAu和金属氧化物，如ITO 作为P型氮化镓的接触电极，但是NiAu电极的对450-470nm的蓝光的透射率在50% -70% 之间，ITO的透射率较高，约在80%以上，但是随着ITO厚度的增加，透射率下降比较严重。
[0005] 对于P型氮化镓朝下的倒装和垂直结构的发光器件来讲，要求P型电极不但要与P 型氮化镓形成欧姆接触，同时要求具有良好的粘附性和可靠性，还要形成反射镜。现有技术 中常用NiAg电极体系来形成p型反射电极。但其对可见光的反射率，尤其是400470nm的 蓝光的反射率会随着Ni层厚度的增加而大大降低。现有技术中也有将Ni减薄到10nm以 下以降低其对光的吸收，但是减小Ni层厚度又会让接触电阻升高，使得工作电压也升高， 从而降低发光器件的发光效率。
[0006] 因此，需要一种能够适用于倒装和垂直结构P型接触电极体系，既可以形成良好 的欧姆接触，也具有良好的粘附性和较高的反射率，同时要与现有LED生产工艺兼容，重复 性好，从而能够降低生产成本。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于，提供一种氮化镓基发光器件的电极体系及其制作方法，本发 明可以增加透射率，提高发光器件的发光效率。
[0008] 本发明提供一种氮化镓基发光器件，包括：
[0009] -透明衬底；
[0010] -第一半导体层，一有源层和一第二半导体层，所述第一半导体层与第二半导体 层的导电类型相反；
[0011] 一P型接触层，位于空穴为多数载流子的第一半导体层或第二半导体层的表面， 其为5 - 20A的金属氧化物导电薄膜；
[0012] -Ag或A1的反射镜，位于p型接触层上，所述Ag或A1的反射镜与p型接触层直 接接触；
[0013] -P电极焊盘，在Ag或A1的反射镜上，由多层金属组成，多层金属包含金属扩散 阻挡层和焊接层。
[0014] 本发明还提供一种氮化镓基发光二极管芯片，包括：
[0015] -透明衬底；
[0016] 一第一半导体层，有源层和第二半导体层，所述第一半导体层与第二半导体层的 导电类型相反；
[0017] 一P型接触层，位于空穴为多数载流子的第一半导体层或第二半导体层的表面， 其为5-20A的金属氧化物导电薄膜；
[0018] -Ag或A1的反射镜，位于p型接触层上，所述Ag或A1的反射镜与p型接触层直 接接触；
[0019] -P电极焊盘，在Ag或A1的反射镜上，由多层金属组成，多层金属包含金属扩散 阻挡层和焊接层；
[0020] 一n型金属电极，位于暴露出的电子为多数载流子的第一或第二半导体层上；
[0021] 所述n型金属电极部分覆盖p电极焊盘，在n型金属电极与部分覆盖的p电极焊 盘之间形成由不同碳原子排列结构的多晶或单晶组成的隔离介质层。
[0022] 本发明再提供一种氮化镓基发光器件的制作方法，其包含如下步骤：
[0023] 一透明衬底；
[0024] 在透明衬底上形成第一半导体层，一有源层和一第二半导体层，所述第一半导体 层与第二半导体层的导电类型相反；
[0025] 在空穴为多数载流子的第一半导体层或第二半导体层的表面形成p型接触层，其 为5 20A的金属氧化物导电薄膜；
[0026] 在p型接触层上形成Ag或A1的反射镜，所述Ag或A1的反射镜与p型接触层直 接接触；
[0027] 在Ag或A1的反射镜上形成p电极焊盘，所述p电极焊盘由多层金属组成，多层金 属包含金属扩散阻挡层和焊接层。
[0028] 本发明又提供一种氮化镓基发光二极管芯片的制作方法，其包括如下步骤：
[0029] 一透明衬底；
[0030] 在透明衬底上形成第一半导体层，有源层和第二半导体层，所述第一半导体层与 第二半导体层的导电类型相反；
[0031] 在空穴为多数载流子的第一半导体层或第二半导体层的表面形成P型接触层，其 为5-20A的金属氧化物导电薄膜；
[0032] 在p型接触层上形成Ag或A1的反射镜，，所述Ag或A1的反射镜与p型接触层直 接接触；
[0033] 在Ag或A1的反射镜上形成p电极焊盘，所述p电极焊盘由多层金属组成，多层金 属包含金属扩散阻挡层和焊接层；
[0034] 在暴露出的电子为多数载流子的第一或第二半导体层上形成n金属电极；
[0035] 所述n型金属电极部分覆盖p电极焊盘，在n型金属电极与部分覆盖的p电极焊 盘之间形成由不同碳原子排列结构的多晶或单晶组成的隔离介质层。
[0036] 本发明的有益效果是：本发明可以增加透射率，提高发光器件的发光效率。
【附图说明】
[0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明，其中：
[0038] 图1本发明第一实施例所述的发光器件的侧视图；
[0039] 图2本发明第二实施例所述的发光器件的侧视图；
[0040] 图3本发明第三实施例所述的发光二极管芯片的侧视图；
[0041] 图4和图5本发明第三实施例所示的发光二极管芯片的俯视图；
[0042]图6包含本发明第三实施例的发光二极管芯片的倒装结构发光二极管的侧视图；
[0043]图7包含本发明第三实施例的发光二极管芯片的薄膜结构发光二极管的侧视图。
【具体实施方式】
[0044] 根据本发明的第一实施例所述的发光器件，如图1所示。
[0045] 在衬底10上形成AlJriyGahiP'KO彡x彡1，0彡y彡1)外延层，包括第一半导体 层11、有源层12和第二半导体层13,所述第一半导体层11和第二半导体层13的导电类型 不同。
[0046] 以第二半导体层13为p型AlJriyGahiN为例说明。
[0047] 在第二半导体层13上形成p型接触层141，在所述p型接触层141上形成反射镜 142〇
[0048] 所述p型接触层141由IT0组成（组分为ln203和SnO2)，厚度为5-30A，优选为 10 - 20A，通过溅射或电子束蒸发等方法形成，沉积的速率小于1A/S，优选小于0.5A/S,以 小于等于0.lA/s为最佳。沉积后对ito进行退火，在氧气或氮气氛围中进行，退火温度为 400-600 °C，优选为450-550 °C，退火时间5-60分钟。
[0049] 所述反射镜142为NiAg、AgTi、AlTi或NiAl，优选为AgTi或AlTi，可以是单层Ag 和单层的Ti，也可以是多层的AgTi，NiAg、AgTi、AlTi或NiAl总厚度为500-3000A，通过 电子束蒸发、溅射或热蒸发形成，形成温度小于30(TC，优选小于280°C。
[0050] 可选地，在反射镜142上形成p电极焊盘143,所述p型接触层141、反射镜142和 P电极焊盘143共同组成p型电极层14,如图2所示。所述p电极焊盘143可采用多层金 属构成，与反射镜142接触的底层金属层优选粘附性较好的金属，如Cr、Ti、Ni的金属，最上 层金属采用Au或A1等金属，为防止Au和A1的扩散可以在底层金属层和最上层金属层之 间插入Pt等阻挡金属层。优选采用CrPtAu或AlTiAu等金属体系作为p电极焊盘143。
[0051] 根据本发明的第二实施例，可选地，所述p电极焊盘143完全覆盖反射镜142,即p 电极焊盘143覆盖反射镜142的侧壁，超出反射镜142的边缘l-10um，p电极焊盘143的厚 度在1000A-3um，至少要完全包覆反射镜142,以防止p电极焊盘143图形化过程损坏反射 镜142;同时，控制p电极焊盘143的各层材料、厚度选择以及生长温度，避免其内部产生较 大的压应力或拉应力，从而影响反射镜142与p型接触层141以至第二半导体层13的接触 和粘附特性。
[0052] 下面以氮化镓基发光二极管为例，说明本发明的第三实施例。
[0053]图3为本发明第三实施例所涉及的发光二极管芯片，既可以是倒装芯片，也可以 是垂直芯片制作过程中的中间产品，即尚未去除蓝宝石衬底的阶段。
[0054] 在衬底10上形成AlJriyGahiP'KO l，0<y<1)外延层，包括第一半导体 层11、有源层12和第二半导体层13,所述第一半导体层11和第二半导体层13的导电类型 不同；暴露第一半导体层12的区域20。在第二半导体层13上形成p型电极层14,在区域 20中形