专利名称：蓝光发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管，更具体地说，涉及蓝光发光二极管。
背景技术：
大功率的蓝光发光二极管主要用在铁路照明、道路照明、井下照明，正在向民用照 明发展，其节能环保效果显著。外延结构是发光二极管的核心部分，目前最成熟且最具效率的蓝光发光二极管是 采用氮化镓(GaN)作为外延结构的基本材料，其具有发光效率高的特点。其通常的结构是， 在衬底上生长有GaN基材料和器件的外延层。由于蓝宝石衬底具有稳定性好、机械强度高 的优点，能够运用在高温生长过程及易于处理和清洗。因此，大多数设计都以蓝宝石作为衬 底，蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011 Ω/cm，不能通过掺杂而改变其导电性， 在这种情况下无法制作垂直结构的器件，通常只在外延层的上表面制作η型和ρ型电极。在蓝光发光二极管的制作中，晶格的匹配是一个重大的课题，也就是说外延材料 与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低，才不致于 因应力的因素导致晶格缺陷。现有的一种大功率蓝光发光二极管的外延结构如图1所示，是在衬片层101的上 面自下而上地依次形成有蓝宝石衬底102、低温GaN缓冲层103、N-GaN接触104、InGaN/GaN 发光层105、P+GaN接触106、透明导电层107。该外延结构中，由于GaN与蓝宝石衬底的晶格常数和热膨胀系数相差很大，因此 晶格失配度相当大，也就是说GaN与蓝宝石AI2O3晶格不匹配，所以，若在蓝宝石衬底上生长 GaN,容易造成大量的晶格缺陷，而这些缺陷过多就会造成发生击穿，从而大大降低器件抗 静电能力，容易导致器件失效，影响其性能参数。其原因是，由于GaN的电阻率较高，在生产 过程中因静电产生的感生电荷不易消失，累积到一定程度后，就会产生很高的静电电压，当 静电电压超过材料的承受能力时，会发生击穿现象并放电。此外，采用蓝宝石衬底的芯片的 正负电极均位于芯片上面，间距很小，对静电的承受能力很小，极易被静电击穿，使器件失 效，导致利用这种外延结构形成的发光二极管容易损害。
发明内容
本发明为了解决现有的大功率蓝光发光二极管中存在的抗静电能力差的问题，提 供一种适合大批量生产、抗静电能力强、可靠性高的蓝光发光二极管。为解决上述问题，本发明提供的一种蓝光发光二极管，在衬片层的上面自下而上 地依次形成蓝宝石衬底、InGaN过渡层、AIGaN过渡层、低温GaN缓冲层、N-GaN接触层、 InGaN/GaN发光层、P+GaN接触层、透明导电层。另外，优选的结构是，所述透明导电层为Ni/Au导电层。另外，优选的结构是，所述蓝宝石衬底层的厚度为50-200um。此外，更优先的结构是，所述蓝宝石衬底层的厚度为80um。
再者，优选的结构是，所述InGaN过渡层的厚度为5um-20um。另外，更优选的结构是，所述InGaN过渡层的厚度为8um-10um。此外，优选的结构是，所述AlGaN过渡层的厚度为5um-20um。再者，更优选的结构是，所述AlGaN过渡层的厚度为Sum-IOum本发明的主要特征是，在InGaN层之前又加入了三层缓冲层来减少晶格失配。 InGaN层能提供一个较好的表面扩散系数，但它与GaN的晶格失配更加严重，所以要加入一 层过渡层；AlGaN过渡层具有从InGaN到GaN的过渡作用；GaN层作为衬底，能够为高质量的 InGaN的生长提供基础。根据本发明的如上所述的结构，可以明显提高蓝光发光二极管的抗静电能力，在 保证亮度和电压的同时，能够具有很好的稳定性，改善了外延生长条件，增强了外延结构的 抗静电能力，使用寿命也有了较大提高。
图1是表示现有的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。图2是表示本发明涉及的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。
具体实施例方式下面，结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。图2是表示本发明涉及的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。如图2所示，蓝 光发光二极管的具体结构是，在衬片层201的上面自下而上地依次形成有蓝宝石衬底202、 InGaN过渡层208、AIGaN过渡层209、低温GaN缓冲层203、N_GaN接触层204、InGaN/GaN发 光层205、P+GaN接触层206、Ni/Au透明电极层207。在此，在所述蓝宝石衬底202和GaN缓冲层203之间形成有两层过渡层，其中 InGaN过渡层208与蓝宝石衬底202邻接，也就是说，由于蓝宝石和InGaN的晶格常数相差 不大，并且InGaN具有一个良好的表面扩散系数，可以很好地同蓝宝石相匹配；再者，AIGaN 过渡层209形成在InGaN过渡层208和低温GaN缓冲层203之间，由于InGaN过渡层208 的加入加重了蓝宝石衬底202与GaN缓冲层203的晶格失衡缺陷，为此，必须选取一种更好 的材料来缓冲晶格缺陷，一种较好的材料是AIGaN,它可以很好地中和GaN和InGaN的晶格 缺陷，从而使最终产品的热稳定性和抗电流性都有较大程度的改善。各种材料的厚度需要确定一定的界限，如果太薄的话，在生产及加工的过程中，不 容易控制；太厚的话，又容易在整体尺寸上超出设计，影响发光二极管的光学效果。因此，在一个实施例中，优选的结构是，所述蓝宝石衬底202的厚度为50um，InGaN 过渡层208的厚度为5um，AlGaN过渡层209的厚度为5um。在另一个实施例中，优选的结构是，所述蓝宝石衬底202的厚度为200um，InGaN过 渡层208的厚度为20um，AlGaN过渡层209的厚度为20um。而且，在本发明的又一个实施例中，优选的结构是，所述蓝宝石衬底202的厚度选 为80um，InGaN过渡层208的厚度为8um_10um，AlGaN过渡层209的厚度为8um_10um。在 该实施例的情况下，可以很好地控制整体厚度，此外，该厚度尺寸对于生产工艺的要求也不 高，生产出的发光二极管具有良好的发光特性。
在本实施方式中，在蓝宝石衬底202和低温GaN缓冲层203之间形成有InGaN过 渡层208和AlGaN过渡层209,AlGaN过渡层209、InGaN过渡层208和GaN缓冲层203相互 作用，在电子空穴部分互相补充，最终能够达到良好的匹配，使得晶格失衡得到一定程度的 控制。在采用80um的蓝宝石衬底、8um_10um的InGaN过渡层和8um_10um的AlGaN过渡 层制作了蓝光发光二极管的外延结构之后，利用LED-静电测试仪测试了该蓝光发光二极 管的抗静电能力和采用现有外延结构的蓝光发光二极管的抗静电能力，其对比情况下面的 表1所示。表1
权利要求
一种蓝光发光二极管，其特征在于，在衬片层的上面自下而上地依次形成蓝宝石衬底、InGaN过渡层、AIGaN过渡层、低温GaN缓冲层、N GaN接触层、InGaN/GaN发光层、P+GaN接触层、透明导电层。
2.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述透明导电层为Ni/Au导电层。
3.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述蓝宝石衬底层的厚度为50-200um。
4.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述蓝宝石衬底层的厚度为80um。
5.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述InGaN过渡层厚度为5um_20um。
6.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述InGaN过渡层的厚度为8um_10um。
7.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述AlGaN过渡层的厚度为5um-20um。
8.如权利要求1所述的蓝光发光二极管，其特征在于， 所述AlGaN过渡层的厚度为8um-10um。
全文摘要
本发明涉及一种蓝光发光二极管，解决了现有大功率蓝光发光二极管抗静电能力差的问题。本发明的结构是，在衬片层的上面自下而上地依次形成蓝宝石衬底、InGaN过渡层、AlGaN过渡层、低温GaN缓冲层、N-GaN接触、InGaN/GaN发光层、P+GaN接触层、Ni/Au透明电极层。利用这种结构的芯片具有优越的稳定性，同以往的蓝光发光二极管相比具有很强的抗静电能力，能够明显提高大功率蓝光发光二极管的寿命。
文档编号H01L33/00GK101989637SQ20091015745
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者吉爱华, 姜滨 申请人:歌尔声学股份有限公司