专利名称：低位错密度的led芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型低位错密度的LED芯片，属于LED芯片技术领域。
背景技术：
近年来，以GaN和SiC为代表的第三代宽禁带半导体材料受到人们广泛关注和大 力研究，尤其是III-V族氮化物半导体材料以及与它们相关的合金和异质结材料，在高温、 高频大功率器件方面具有很大的优势。目前，高亮度的蓝绿LED已经研制成功，但是高的穿透位错密度的存在限制了这 些器件性能的进一步提高，因此在实现高性能的LED方面能否取得突破性进展，降低GaN位 错密度至关重要。GaN基半导体有一些严重缺陷，其GaN基LED位错密度IO8-IOiciCnT2t5且GaN基LED 的内量子效率主要受位错密度、多量子阱中压电场合量子阱横向形状等影响，通过降低位 错密度和极化效应来最大限度增加LED的内量子效率。GaN和蓝宝石之间存在很大的晶格失配和热失配，通常先在衬底上生长晶格常数 渐变或者突变的缓冲层，然后在外延生长GaN。尽管缓冲层技术已很成熟，但用此技术生长 得到的GaN薄膜仍具有很高的位错密度，对器件性能影响很大。
实用新型内容为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种低位错密度的LED芯片。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是低位错密度的LED芯片，包 括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和 P型电极，蓝宝石衬底的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉 单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极。上述金属热沉单元厚度不小于50微米，金属热沉单元的横向为间隔控制 100-200 μ m之间的呈周期性分布的小单元。上述反射层逐层由Ni、Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层 和N型电极。上述N型电极由氧化的Ni和Au组成。上述P型电极和P型GaN之间为欧姆接触。上述有源层的材料为AlInGaN。本实用新型低位错密度的LED芯片同现有技术相比具有以下有益效果本实用新型在N型GaN的下方先设有金属热沉单元可有效降低LED芯片的位错密 度，采用本结构的LED的位错密度降低10% -30%。阴极荧光谱增强10% -30%,,电致发 光谱强度增强10% -30%。以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型的结构示意图。图中1为蓝宝石衬底、2为GaN缓冲层、3为N型电极、4为反射层、5为金属热沉 单元、6为N型GaN、7为有源层、8为P型GaN、9为P型电极。
具体实施方式
如图1所示，低位错密度的LED芯片，包括蓝宝石衬底1、GaN缓冲层2、N型电极 3、反射层4、金属热沉单元5、N型GaN6、有源层7、P型GaN8和P型电极9，其结构为蓝宝 石衬底1的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层2、N型电极3、反射层4、金属热沉单元5、 N型GaN6、有源层7、P型GaN8和P型电极9。金属热沉单元5厚度不小于50微米，金属热沉单元5的横向为间隔控制100-200 μ m 之间的呈周期性分布的小单元，金属热沉单元5可有效降低LED芯片的位错密度。反射层4逐层由Ni、Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层和 N型电极3。N型电极3由氧化的Ni和Au组成。P型电极9和P型GaN8之间为欧姆接触。有源层7的材料为AlInGaN。本实用新型的制造方法为第一步，在蓝宝石衬底1上生长GaN缓冲层2 ；第二步，在GaN缓冲层2上蒸镀透明的N型电极3，N型电极3为氧化的Ni/Au ；第三步，在N型电极3上蒸镀Ni/Ag/Ti/Au，组成反射层4 ；第四步，在反射层4上生长一层厚度在50 μ m以上的金属层；利用干法刻蚀技术将 这层金属层制备成平整的、周期性的金属热沉单元5，间隔100-200 μ m ；第五步，在金属热沉单元5上外延生长N型GaN6 ；第六步，在N型GaN6上生长有源层7，采用四元AlInGaN作为多量子阱层材料；第七步，在有源层7上生长P型GaN8 ；第八步，在P型GaN8上生长P型电极9。
权利要求低位错密度的LED芯片，包括蓝宝石衬底(1)、GaN缓冲层(2)、N型电极(3)、反射层(4)、金属热沉单元(5)、N型GaN(6)、有源层(7)、P型GaN(8)和P型电极(9)，其特征在于蓝宝石衬底(1)的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层(2)、N型电极(3)、反射层(4)、金属热沉单元(5)、N型GaN(6)、有源层(7)、P型GaN(8)和P型电极(9)。
2.根据权利要求1所述的低位错密度的LED芯片，其特征在于金属热沉单元(5)厚 度不小于50微米，金属热沉单元(5)的横向为间隔控制100-200 μ m之间的呈周期性分布 的小单元。
3.根据权利要求1所述的低位错密度的LED芯片，其特征在于反射层(4)逐层由Ni、 Ag、Ti、Au金属组成，为多量子阱结构，Ni层分别联结Ag层和N型电极(3)。
4.根据权利要求1所述的低位错密度的LED芯片，其特征在于P型电极(9)和P型 GaN(S)之间为欧姆接触。
5.根据权利要求1所述的低位错密度的LED芯片，其特征在于有源层(7)的材料为 AlInGaN。
专利摘要本实用新型低位错密度的LED芯片，属于LED芯片技术领域；提供一种低位错密度的LED芯片；采用的技术方案是低位错密度的LED芯片，包括蓝宝石衬底、GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极，蓝宝石衬底的上方自下而上依次设置有GaN缓冲层、N型电极、反射层、金属热沉单元、N型GaN、有源层、P型GaN和P型电极；上述金属热沉单元厚度不小于50微米，金属热沉单元的横向为间隔控制100-200μm之间的呈周期性分布的小单元；本实用新型应用在低位错密度的LED芯片设计与制造技术领域。
文档编号H01L33/64GK201699052SQ20102000371
公开日2011年1月5日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者伍永安, 高绍兵 申请人:山西乐百利特科技有限责任公司