专利名称：一种大功率GaN基发光二极管结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光电技术领域，特别是大功率GaN基发光二极管结构。
背景技术：
基于宽禁带半导体材料的发光器件一直是半导体光电子学领域研究和开发的重点。特别是以III-V族氮化物材料为代表蓝绿色发光二极管的研制成功，使得发光二极管可以实现全色彩发光，并逐步迈向白光照明时代。发光二极管由于具有低能耗、长寿命、重量轻、体积小等优点，目前已广泛应用于信号显示、显示器背光源、交通信号指示、户外广告显示屏以及景观照明等领域。但从目前的实际情况来看，大功率发光二极管在民用照明市场的广泛应用仍存在技术和价格等方面的诸多问题，在这些问题中，最重要的就是大注入电流条件下发光二极管的发光效率和热稳定性问题。目前，大功率GaN基发光二极管的通常制作方法是，采用叉指型电极结构，利用刻蚀的方法形成N型电极接触区域，然后制备P型和N型欧姆接触电极，最后进行衬底的减薄并切割成单个的GaN基LED芯片。由于P型GaN载流子浓度偏低，注入电流不能有效的转化为过剩载流子，使得正面出光的LED器件中P型欧姆接触问题一直是一个技术难点。为了使注入电流在P型和N型电极之间均勻扩展，P型电极应覆盖较大面积的P型GaN层，但是过大的P型电极面积又会对有源层出射光线产生遮挡，造成低的出光效率，而如果工作电流分布不均勻往往会造成烧毁电极并影响产品的性能。已公开中国专利CN16M940A“大功率氮化镓基发光二极管的制作方法”提出了一种利用空气桥技术制备大功率氮化镓基发光二极管管芯的方法，该方法需要利用干法刻蚀技术将大面积管芯分隔成小面积的管芯， 然后利用空气桥技术将每个小面积管芯的P电极连接起来，这样的制作方法增加了芯片制程工艺难度，降低了产品良率，难以进行大规模的量产。
发明内容为了克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种大功率GaN 基发光二极管结构。它能有效提高大电流注入情况下的电流注入效率，从而提高发光二极管器件的发光效率和可靠性。为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现一种大功率GaN基发光二极管结构，它包括衬底和在衬底上依次外延生长的N型氮化镓层、有源发光层、P型氮化镓层。P型氮化镓层的上方为透明导电层，透明导电层上的一端置有P型电极，N型氮化镓层上、与P型电极相对的另一端置有N型电极。其结构特点是，所述透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块，各导电层块之间用金属电极连接起来并且都连接到P型电极。在上述大功率GaN基发光二极管结构中，所述导电层块形状为正方形、长方形、平行四边形或者以及其它任意形状的小面积结构。本实用新型由于采用了上述结构，将发光二极管P型GaN表面的透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块，并再将各导电层块之间用金属电极进行连接，利用透明导电层与P型GaN之间良好的欧姆接触特性，可以获得更高的电流注入效率和更均勻的电流分布，提高发光二极管器件在大注入电流条件下的发光效率和可靠性。同时，本实用新型工艺简单，成品率高，适用于进行大规模工业量产。
以下结合附图和具体实施方式
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2为图1的俯视结构示意图。
具体实施方式
参看图1和图2，本实用新型大功率GaN基发光二极管结构包括衬底11和在衬底 11上依次外延生长的N型氮化镓层121、有源发光层122、P型氮化镓层123。P型氮化镓层 123的上方为透明导电层13，透明导电层13上的一端置有P型电极141，N型氮化镓层121 上、与P型电极141相对的另一端置有N型电极142。透明导电层13分隔成为多个小面积的导电层块131，各导电层块131之间用金属电极132连接起来并且都连接到P型电极141。 导电层块131的形状为正方形、长方形、平行四边形或者以及其它任意形状的小面积结构。本实用新型大功率GaN基发光二极管结构的制作方法步骤为1)在衬底11上用金属有机化合物化学气相淀积技术分别外延生长N型氮化镓层 121、有源发光层122和、P型氮化镓层123 ；2)利用光刻和干法刻蚀技术刻蚀出N型接触氮化镓区；3)利用光刻和蒸发的方法在P型氮化镓层123上制备透明导电层13 ；4)利用刻蚀技术将大面积的透明导电层13分隔成为多个小面积的导电层块 131 ；5)利用光刻和蒸发的方法制备P型电极141和N型电极142，并制备金属电极132 将各导电层块131之间连接起来；6)将衬底11从背面进行减薄，并将大功率GaN基发光二极管沿设计好的分割道分割成单个管芯。在本实用新型制作过程中，衬底11 一般由晶格常数与发光结构相匹配的材料构成，例如，对于GaN基发光二极管材料，该衬底11 一般为蓝宝石Al2O315透明导电层13由可以透光且可使电流均勻分散的材料构成，例如铟锡氧化物ΙΤ0。P型电极141和N型电极142 以及各小面积的导电层块131之间的金属电极132由铝、银、铬、镍、钼、金等金属构成。
权利要求1.一种大功率GaN基发光二极管结构，它包括衬底(11)和在衬底(11)上依次外延生长的N型氮化镓层(121)、有源发光层(122)、P型氮化镓层(123)，P型氮化镓层(12 的上方为透明导电层(13)，透明导电层(13)上的一端置有P型电极(141)，N型氮化镓层(121) 上、与P型电极(141)相对的另一端置有N型电极(142)；其特征在于，所述透明导电层(13) 分隔成为多个小面积的导电层块(131)，各导电层块(131)之间用金属电极(132)连接起来并且都连接到P型电极(141)。
2.根据权利要求1所述的大功率GaN基发光二极管结构，其特征在于，所述导电层块 (131)形状为正方形、长方形、平行四边形或者以及其它任意形状的小面积结构。
专利摘要一种大功率GaN基发光二极管结构，涉及光电技术领域。本实用新型结构包括衬底和在衬底上依次外延生长的N型氮化镓层、有源发光层、P型氮化镓层。P型氮化镓层的上方为透明导电层，透明导电层上的一端置有P型电极，N型氮化镓层上、与P型电极相对的另一端置有N型电极。其结构特点是，所述透明导电层分隔成为多个小面积的导电层块，各导电层块之间用金属电极连接起来并且都连接到P型电极。同现有技术相比，本实用新型能有效提高大电流注入情况下的电流注入效率，从而提高发光二极管器件的发光效率和可靠性。
文档编号H01L33/38GK202217701SQ20112026803
公开日2012年5月9日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者吴东海, 李志翔 申请人:南通同方半导体有限公司