基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压二极管，尤其是一种基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管。
【背景技术】
[0002]现在市场高压发光二极管(HV LED)应用普遍，这种HV LED由多个直至生长衬底的沟槽相互隔离的多个发光单元构成，由桥接结构连接于相邻的两个发光单元的N焊盘与P焊盘之间，实现多个发光单元的串联，现在市场多使用Au电极作为这种桥接结构。目前存在的问题是若沟槽较陡直，或芯片扩展不均，Au电极延展性不够好，导致金线断裂，就会出现芯片死灯现象。碳纳米管(简称CNT)具有极高的强度和极大的韧性，构成CNT的碳原子之间是以η键相结合的，而η键是自然界中最强的化学键之一。且CNT中碳原子采取sp2杂化，sp2杂化中S轨道成分比较大，使CNT具有很高的强度。而当CNT受到外力作用时，内部也会发生纳米尺度的卷曲，因此具有很好的柔韧性和弹性拉伸强度，其抗拉强度可达50-200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6。另外，CNT的结构虽然与高分子材料相似，但相比之下要稳定得多，是目前可制备出的具有最高比强度的材料。
[0003]碳纳米管具有良好的导电性能，由于CNT的结构与石墨的片层结构相同，都为六个碳原子组成的碳环相连接的完美对称结构，碳原子之间是sp2杂化，且每个碳原子都有一个未成对电子位于η轨道上，这是导致CNT拥有优异电子学性能的原因。CNT随着螺旋矢量不同，能隙宽度可以呈现从零到和硅的能隙相等变化，当CNTs的管径大于6mm时，导电性能下降，当管径小于6_时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。且其管径越小，占有发光区面积就越少，更有利于提高LED的发光效率。
[0004]本发明的目的在于，通过提供寻找一种可以代替Au电极的方法，解决目前高压二极管存在的一些问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，采用碳纳米管替代Au电极，解决目前高压二极管存在的芯片死灯现象。
[0006]按照本发明提供的技术方案，所述基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，包括衬底，衬底上设置多个发光单元，发光单元包括在衬底上自下而上依设置的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子肼、P-GaN层和透明导电层，透明导电层上表面设置P电极，N-GaN层上表面设置N电极；其特征是:所述相邻的发光单元之间由沟槽相隔离，在沟槽表面设置S12绝缘层，在S1 2绝缘层表面设置桥接结构，桥接结构连接相邻发光单元的N-GaN层和透明导电层。
[0007]进一步的，所述桥接结构采用碳纳米管。
[0008]进一步的，所述衬底采用蓝宝石衬底。
[0009]所述基于碳纳米管作为桥接结构的制作工艺，其特征是，采用以下步骤制备: 步骤1:采用GaN基LED外延片生长形成自下而上分布的衬底、缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子肼和P-GaN层；
步骤2:生长完成的LED外延片清洗干净，电极束蒸发ITO，光刻进行图形化，用FeCl3溶液蚀刻ITO做出透明导电层；再采用刻蚀工艺使得N-GaN层暴露出来；
步骤3:在相邻发光单元之间的沟槽处理沉积掩膜层S12，光刻图形做出S12绝缘层； 步骤4:用化学气相沉积法制备碳纳米管，得到桥接结构；
步骤5:做出P电极和N电极。
[0010]所述步骤4按照以下方法进行:在步骤3处理后的外延片表面涂覆光刻胶，用光刻技术使桥接结构图形化，再在图形化的区域用化学气相沉积法制备碳纳米管，最后物理剥离的方法去除光记得胶，得到桥接结构。
[0011]本发明所述基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，采用碳纳米管替代Au电极，解决目前高压二极管存在的芯片死灯现象。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的侧面结构示意图。
[0013]图2为本发明的平面结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
[0015]如图1?图2所示:所述基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管包括衬底1、缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子肼5、P-GaN层6、透明导电层7、P电极8、N电极9、S12绝缘层10、桥接结构11等。
[0016]如图1所示，本发明包括衬底1，衬底I采用蓝宝石衬底，衬底I上设置多个发光单元，发光单元包括在衬底I上自下而上依设置的缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子肼5、P-GaN层6和透明导电层7，透明导电层7上表面设置P电极8，N-GaN层4上表面设置N电极9 ;所述相邻的发光单元之间由沟槽相隔离，在沟槽表面设置S12绝缘层10，在S12*缘层10表面设置桥接结构11，桥接结构11连接相邻发光单元的N-GaN层4和透明导电层7 ;所述桥接结构11采用碳纳米管。
[0017]本发明所述基于碳纳米管作为桥接结构的制作工艺，采用以下步骤制备:
步骤1:采用GaN基LED外延片生长形成自下而上分布的蓝宝石衬底1、缓冲层2、U-GaN层3、N-GaN层4、多量子肼5和P-GaN层6 ；
步骤2:生长完成的LED外延片清洗干净，电极束蒸发ΙΤ0，光刻技术实现HV LED图形化，用FeCl3S液蚀刻ITO做出透明导电层7，采用物理方法ICP刻蚀技术使得LED外延片的N-GaN层4暴露出来；
步骤3:用PECVD设备沉积相邻发光单元之间沟槽处的掩膜层S12，光刻图形做出HVLED单元桥接结构下的S12绝缘层10 ；
步骤4:在步骤3处理后的外延片表面涂覆光刻胶，用光刻技术使桥接结构图形化，再在图形化的区域用化学气相沉积法(CVD)制备碳纳米管(CNT)，最后物理剥离的方法去除光记得胶，得到桥接结构11 ;步骤5:同步骤4方法做出P电极8和N电极9。
【主权项】
1.一种基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，包括衬底(1)，衬底(I)上设置多个发光单元，发光单元包括在衬底(I)上自下而上依设置的缓冲层(2 )、U-GaN层(3 )、N-GaN层(4)、多量子肼(5)、P-GaN层(6)和透明导电层(7)，透明导电层(7)上表面设置P电极(8)，N-GaN层(4)上表面设置N电极(9);其特征是:所述相邻的发光单元之间由沟槽相隔离，在沟槽表面设置S12绝缘层(10)，在S12绝缘层(10)表面设置桥接结构(11 )，桥接结构(11)连接相邻发光单元的N-GaN层(4)和透明导电层(7)。2.如权利要求1所述的基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，其特征是:所述桥接结构(11)采用碳纳米管。3.如权利要求1所述的基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，其特征是:所述衬底(I)采用蓝宝石衬底。4.一种基于碳纳米管作为桥接结构的制作工艺，其特征是，采用以下步骤制备: 步骤1:采用GaN基LED外延片生长形成自下而上分布的衬底(I )、缓冲层(2)、U-GaN层(3 )、N-GaN层⑷、多量子肼(5 )和P-GaN层(6 ); 步骤2:生长完成的LED外延片清洗干净，电极束蒸发ΙΤ0，光刻进行图形化，用FeCl3溶液蚀刻ITO做出透明导电层(7);再采用刻蚀工艺使得N-GaN层(4)暴露出来； 步骤3:在相邻发光单元之间的沟槽处理沉积掩膜层S12，光刻图形做出S12绝缘层(10)； 步骤4:用化学气相沉积法制备碳纳米管，得到桥接结构(11); 步骤5:做出P电极(8)和N电极(9)。5.如权利要求4所述的基于碳纳米管作为桥接结构的制作工艺，其特征是:所述步骤4按照以下方法进行:在步骤3处理后的外延片表面涂覆光刻胶，用光刻技术使桥接结构图形化，再在图形化的区域用化学气相沉积法制备碳纳米管，最后物理剥离的方法去除光刻胶，得到桥接结构(U)。
【专利摘要】本发明涉及一种基于碳纳米管作为桥接结构的高压二极管，包括衬底，衬底上设置多个发光单元，发光单元包括在衬底上自下而上依设置的缓冲层、U-GaN层、N-GaN层、多量子肼、P-GaN层和透明导电层，透明导电层上表面设置P电极，N-GaN层上表面设置N电极；其特征是：所述相邻的发光单元之间由沟槽相隔离，在沟槽表面设置SiO2绝缘层，在SiO2绝缘层表面设置桥接结构，桥接结构连接相邻发光单元的N-GaN层和透明导电层。本发明采用碳纳米管替代Au电极，解决目前高压二极管存在的芯片死灯现象。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/62
【公开号】CN105206735
【申请号】CN201510690722
【发明人】闫晓密, 张秀敏, 李睿
【申请人】江苏新广联半导体有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月22日