专利名称：一种高压发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压发光二极管，属于半导体光电子器件领域。技术背景
近几年由于技术与效率的进步，LED应用越来越广。随着LED应用的升级，市场对于LED的需求朝向更大功率及更高亮度，即高功率LED方向发展。对于实现高功率LED，目前高压发光二极管的设计成为解决方案之一。高压发光二极管的关键技术第一在于深隔离槽，隔离槽的深度依不同外延结构而异，但需要刻蚀至衬底，目的在于将复数颗的晶胞独立开来，因此需要开发深刻蚀的制程技术。第二为绝缘层，若绝缘层不具备良好的绝缘特性， 将使整个设计失败，其困难点在于必须在深隔离槽的侧壁上披覆包覆性良好、膜质紧密及绝缘性佳的磨层，而常规高压LED隔离槽的深度限制了绝缘层能够很好的包覆在侧壁上。 针对第二个难点，有人提出了在侧壁增加一个台阶的方法，这样有助于绝缘层更好的包覆， 但是这种方法同时增加了工艺的复杂性，需要在原来的基础上增加一步光刻工艺，而且可能会引入其他问题，对整个器件造成影响。因此，该方法并不能从根本上解决问题，要解决以上两个难题，还需从解决深隔离槽方面入手。
发明内容
为解决常规高压发光二极管制程技术中存在的难点，本发明提供一种高压发光二极管及其制备方法，从而达到同时解决上述两个关键技术的目的。
一种高压发光二极管，外延片依次包括有第一接触层2、第一限制层3、有源区4、 第二限制层5、第二接触层6、绝缘保护层9、、缓冲层11、衬底12 ;在上述外延片上刻蚀有隔离槽8 ;隔离槽8的最深端刻蚀至绝缘保护层9内，隔离槽8台阶的最浅端刻蚀至第二接触层6内，隔离槽8内的未掺杂电流限制层9与第二接触层6之间构成台阶，在所述的台阶上淀积有金属连接层7，金属连接层7均连接到与该台阶的最深端相邻的第一接触层2上的绝缘隔离层13上；在所述隔离槽8的侧壁及隔离槽8中的绝缘保护层9上设置有绝缘隔离层。所述的外延片最左端的第一接触层上焊接有第一电极I ;所述的外延片最右端的第二接触层上焊接有第二电极10。
有源区4材料为GaN系或GaAs系材料。
绝缘隔离层13的材料为Si02、或SiNx。
绝缘保护层9材料为本征半导体、绝缘材料或其他不导电的化合物。
与常规发光二极管制成发光二极管阵列相比，本发明采用外延生长绝缘保护层， 干法ICP刻蚀第一接触层至绝缘保护层，形成隔离槽的方法，大大较小了 ICP干法刻蚀的深度，起到隔离多个独立LED的作用，取代原有的刻蚀至衬底的方法，大大降低了隔离槽的深度，解决了绝缘层良好包覆在隔离槽侧壁的问题，使器件的制备不必采用深刻蚀工艺。
3CN 102916029 A说明书2/3 页图I :为常规的高压发光二极管结构示意图。图2 :为本发明高压发光二极管结构示意图。图3 :为常规的发光二极管阵列隔离槽结构示意图。图4 :为本发明发光二极管阵列隔离槽结构示意图。图5 :为本发明第一步ICP刻蚀至第二接触层的示意图。图6 :为本发明第二步ICP刻蚀至绝缘保护层的示意图。图7 :为本发明淀积绝缘隔离层后的示意图。图8 :本发明多个LED串联形成高压发光二极管的示意图。图9 :本发明制备电极后最终工艺形成后的示意图。图中1、第一电极；2、第一接触层；3、第一限制层；4、有源区；5、第二限制层；6、 第二接触层；7、金属连接层；8、隔离槽；9、绝缘保护层；10、第二电极；11、缓冲层；12、衬底；13、绝缘隔离层；14、载流子输运限制结构；15、隔离槽深度区；16、LED。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对于本发明做进一步的说明
实施例I
制备方法参照附图3-9，以GaN作为外延层材料，导电类型为P/I/N，Si02作为绝缘材料为例，该器件由以下各部分组成P_GaN，p-AlGaN, InGaN, n-AlGaN, n-GaN, InGaN, InG aN/GaN,蓝宝石。
如2所示的结构，其中1是第一电极，材料是Ni/Au ；2是第一接触层，材料是 P-GaN ；3是第一限制层；材料是P-AlGaN ；4是有源区，材料是InGaN ；5是第二限制层，材料是n-AlGaN ;6是第二接触层，材料是n_GaN ;7是金属连接层，材料是Ti/Al/Ti/Au ;8是隔离槽；9是绝缘保护层，材料是InGaN ;10第二电极，材料是Ti/Al ;11是缓冲层，材料是InGaN/ GaN; 12是衬底，材料是蓝宝石；13是绝缘隔离层，材料是Si02 ;15是隔离槽深度区；16是 LED。
其制备过程如下
I.将蓝宝石上外延生长P-I-N-I型的外延层，并进行表面清洗处理
2.第一步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至第二接触层(6)，n-GaN,参照图5
3.第二步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至绝缘保护层(9)，InGaN,参照图6
4.淀积绝缘材料Si02，包覆侧壁，参照图7
5.派射金属,将与台阶最深端相邻的p-GaN和台阶最浅端的η-GaN相连接,参照图8
6.制备P型电极Ni/Au和N型电极Ti/Al，多个独立LED串联，形成高压发光二极管，最终工艺不意图，参照图9
实施例2
制备方法参照附图3-9，以GaAs作为外延层材料，导电类型为P/I/N，SiNx 作为绝缘隔离层材料为例，该器件由以下各部分组成=P-AlGaInP (Mg), p-AlGalnP (Mg),AlGaInP,n-AlGalnP (Si),n-GalnP (Si),Si02, GaAs buffer, GaAs0
如2所示的结构，其中，I是第一电极，材料是Ni/Au ；2是第一接触层，材料是4
其制备过程如下
I.将GaAs上外延生长P-I-N型的外延层，并进行表面清洗处理
2.第一步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至第二接触层(6)，n_GaInP (Si)
3.第二步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至绝缘保护层(9)，AlGaInP
4.淀积绝缘材料SiNx,包覆侧壁
5.派射金属，将与台阶最深端相邻的p-AlGalnP (Mg)和台阶最浅端的 n-AlGalnP(Si)相连接
6.制备P型电极Ni/Au和N型电极Ti/Al，，多个独立LED串联，形成高压发光二极管
实施例3
制备方法参照附图3-9，以GaAs作为外延层材料，导电类型为N_I_P，Si02作为绝缘材料为例，该器件由以下各部分组成n-GaInP (Si)，n-AlGaInP (Si) ,AlGaInP, p-AlGalnP (Mg), p-AlGalnP (Mg), AlGaInP, GaAs buffer, GaAs0
如2所示的结构，其中，I是第一电极，材料是Ti/Au ；2是第一接触层，材料是 n-GalnP(Si) ;3是第一限制层；材料是n-AlGalnP (Si) ;4是有源区，材料是AlGaInP ;5是第二限制层，材料是P-AlGaInP (Mg);6是第二接触层，材料是p-AlGalnP (Mg);7是金属连接层，材料是Ti/Al/Ti/Au ；8是隔离槽；9是绝缘保护层，材料是AlGaInP ；10是第二电极，材料是Ni/Au ; 11是缓冲层，材料是GaAs ； 12是衬底，材料是GaAs ； 13是绝缘隔尚层，材料是 Si02 ；15是隔离槽深度区；16是LED。
其制备过程如下
I.将GaAs上外延生长N-I-P型的外延层，并进行表面清洗处理
2.第一步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至第二接触层(6)，p-AlGalnP (Mg)
3.第二步刻蚀，利用ICP刻蚀的方法，刻蚀至绝缘保护层(9)，AlGaInP
4.淀积绝缘材料Si02，包覆侧壁
5.派射金属，将与台阶最深端相邻的n-AlGalnP(Si)和台阶最浅端的p-AlGalnP (Mg)相连接
6.制备η型电极Ti/Al和P型电极Ni/Au，多个独立LED串联，形成发光二极管阵列
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；既凡依本发明的权利要求范围所作的等同变换，均为本发明的保护范围所覆盖。
权利要求
1.一种高压发光二极管，其特征在于外延片依次包括有第一接触层(2)、第一限制层(3)、有源区(4)、第二限制层(5)、第二接触层(6)、绝缘保护层(9)、缓冲层(11)、衬底(12);在上述外延片上刻蚀有隔离槽(8);隔离槽(8)的最深端刻蚀至绝缘保护层(9)内，隔离槽(8)台阶的最浅端刻蚀至第二接触层(6)内，隔离槽(8)内的绝缘保护层(9)与第二接触层(6 )之间构成台阶,在所述的台阶上淀积有金属连接层(7 ),金属连接层(7 )均连接到与该台阶的最深端相邻的第一接触层(2)上的绝缘隔离层(13)上；在所述隔离槽(8)的侧壁及隔离槽(8)中的绝缘保护层(9)上设置有绝缘隔离层(13);所述的外延片最左端的第一接触层上焊接有第一电极(I);所述的外延片最右端的第二接触层上焊接有第二电极 (14)。
2.如权利要求I所述的一种高压发光二极管及其制备方法，其特征为，所述有源区(4) 材料为GaN系或GaAs系材料。
3.如权利要求I所述的一种高压发光二极管及其制备方法，其特征为，所述绝缘保护层(9)为本征半导体、绝缘材料或其他不导电的化合物。
4.如权利要求I所述的一种高压发光二极管及其制备方法，其特征为，绝缘隔离层(13)的材料为Si02或SiNx。
全文摘要
一种高压发光二极管，属于半导体光电子器件领域。其高压发光二极管的主要结构依次包括电极、第一接触层、有源区、第二接触层、隔离槽、绝缘保护层、缓冲层、衬底组成的LED结构。其采用外延生长法得到绝缘保护层；采用ICP干法刻蚀第一接触层，直至绝缘保护层，形成隔离槽，将LED独立绝缘开来；最后溅射金属进行串联，形成发光二极管阵列。本发明取代原有的刻蚀至衬底的方法，大大降低了隔离槽的深度，解决了绝缘保护层良好包覆在隔离槽侧壁的问题，使器件的制备不必采用深刻蚀工艺。
文档编号H01L33/00GK102916029SQ201210397580
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者郭伟玲, 丁艳, 朱彦旭 申请人:北京工业大学