专利名称：Led发光器件及其制备方法
技术领域：
本发明属于光电子发光器件制造领域，特别描述了一种电流扩展均匀的LED或OLED芯片，它无需传统的电流阻挡层就达到同样的效果。
背景技术：
随着以GaN(氮化镓)材料P型掺杂的突破为起点的第三代半导体材料的兴起，伴随着以III族氮化物为基础的高亮度发光二级管(Light Emitting Diode，LED)的技术突破，用于新一代绿色环保固体照明光源的氮化物LED正在成为新的研究热点。目前，LED应用的不断升级以及市场对于LED的需求，使得LED正朝着大功率和高亮度的方向发展。高亮度大功率LED芯片面临的主要问题是光效不如小功率，其主要原因是电流扩展不均匀。由于LED芯片的P型GaN电阻远高于η型GaN,当电流注入时，电流会集中在P型电极周围，电流不均匀会导致芯片光效降低，这点在大电流注入时尤为显著。为解决电流拥挤的问题，现有的技术是在电极和透明导电层(如ΙΤ0)下方增加一层电流阻挡层(图1)，其材料通常是SiO2，厚度从数十纳米到数百纳米不等，由于电流阻挡层绝缘，注入电流不能直接向下，迫使其沿ITO横向扩展，达到增加电流扩展的目的。电流阻挡层只在P型电极下方使用，一般不使用于η型电极，故图1中只显示P型电极周围情况。现有的SiO2电流阻挡层制作需要多道芯片工艺制程，包括PECVD生长SiO2、光刻图形、BOE湿法腐蚀SiO2、去光刻胶等步骤，增加了生产周期，提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的是简化工艺、节约成本，不制作电流阻挡层，以更为简化的工艺完成LED发光器件的制备。为了达到以上目的，本发明提供了一种LED发光器件，包括:半导体衬底，所述的衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层，所述的P型GaN层的表面上的预定区域通过离子溅射或等离子轰击造成损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性，所述的P型GaN层上形成有透明导电层以及P型电极，所述的P型电极与预定区域的位置相对应。作为本发明进一步的改进，所述LED发光器件包括紫外、蓝光、绿光、黄光或红光外延片。作为本发明进一步的改进，以上适用的化合物表面不光包括GaN，也包括GaAs表面，也包括有机OLED材料表面。根据本发明的另一方面，提供了一种用于制备以上所述的LED发光器件的制备方法，包括如下工艺步骤:
a)提供一半导体衬底，所述的半导体衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层；
b)通过光刻制作掩膜层，将P型GaN层的表面上的预定区域暴露出掩膜层外，其他区域仍有光刻胶覆盖；
C)通过离子溅射或等离子轰击暴露的P型GaN层造成P型GaN损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性；d)去除掩膜层，在所述的P型GaN层上形成透明导电层与P型电极，所述的P型电极与预定区域的位置相对应，按照正常工艺完成LED芯片的制作，只是无需制作电流阻挡层了。作为本发明进一步的改进，透明导电层可以是ΙΤ0，也可以NiAu或其他透明导电材料(如AZO等)，在此不再详细描述。作为本发明进一步的改进，所述的离子溅射包括纯物理离子溅射，或者化学反应溅射。作为本发明进一步的改进，所述的化学反应溅射通过化学反应蚀刻部分表面层。作为本发明进一步的改进，作为粒子轰击的掩膜层，只要达到保护作用可以是光刻胶也可以是其他材料，在此不再详细描述。与现有技术相比，本发明使用粒子物理轰击的方法，在需要阻挡电流的图形部分造成P型GaN接触电阻显著上升，LED芯片工作时注入电流趋于横向扩展以避开该高电阻近绝缘区域，从而达到增加电流扩展，缓解P型电极周围电流拥挤的目的。相比传统的电流阻挡层工艺，本方案简化了工艺流程，节约了制作成本，以简单的工艺代替了复杂的电流阻挡层工艺，对于降低芯片成本，提高量产产能具有重要的意义。
图1是现有电流阻挡层的芯片设计，其示意性描述P型电极周围；
图2至图5是本方案中无电流阻挡层的芯片工艺流程 图2描述了在芯片表面P型GaN层上通过光刻，做出需要阻挡电流的图形使之暴露，其余部分依旧由掩膜层(如光刻胶)覆盖，物理轰击暴露的P型GaN层；图3描述了去除掩膜层，轰击后的部分P型GaN呈现高电阻近绝缘特性；图4描述了在P型GaN层上制作透明导电层；图5描述了在透明导电层上制作P型电极，箭头所示为电流扩展效果；图中:1:p型GaN ；2:电流阻挡层；3:透明导电层；4:呈现高阻状态的P型GaN层；5:p型电极；6:掩膜层；7:粒子轰击。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。参见附图5所示，其示意性描述本实施例中LED发光器件P型电极周围，其包括位于底部的半导体衬底，衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层1，P型GaN层I的表面上的预定区域通过离子溅射或等离子轰击造成损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性，最终形成一块呈现高阻状态的P型GaN层区域4，P型GaN层I上形成有透明导电层3以及P型电极5，P型电极5与呈现高阻状态的P型GaN层区域4的位置相对应，箭头所示为电流扩展效果与原理。
上述LED发光器件包括紫外、蓝光、绿光、黄光或红光外延片，适用的化合物表面不光包括GaN,也包括GaAs表面，也包括有机OLED材料表面。参见附图2至附图5所示，以下提供一种用于制备上述LED发光器件的制备方法，包括如下工艺步骤:
a)首先提供一半导体衬底，半导体衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN 层；
b)通过光刻制作掩膜层，将P型GaN层的表面上的预定区域暴露出掩膜层外，其他区域仍有光刻胶覆盖；
c)通过离子溅射或等离子轰击暴露的P型GaN层造成P型GaN损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性；
d)去除掩膜层，在P型GaN层上形成透明导电层与P型电极，P型电极与预定区域的位置相对应，按照正常工艺完成LED芯片的制作，只是无需制作电流阻挡层了。值得注意的是，透明导电层可以是ΙΤ0，也可以NiAu或其他透明导电材料(如AZO等)，在此不再详细描述。另外，离子溅射包括纯物理离子溅射，或者化学反应溅射，化学反应甚至可以蚀刻部分表面层。本领域的技术人员可以理解，作为粒子轰击的掩膜层，只要达到保护作用可以是光刻胶也可以是其他材料，在此不再详细描述。与现有技术相比，本发明使用粒子物理轰击的方法，在需要阻挡电流的图形部分造成P型GaN接触电阻显著上升，LED芯片工作时注入电流趋于横向扩展以避开该高电阻近绝缘区域，从而达到增加电流扩展，缓解P型电极周围电流拥挤的目的。相比传统的电流阻挡层工艺，本方案简化了工艺流程，节约了制作成本，以简单的工艺代替了复杂的电流阻挡层工艺，对于降低芯片成本，提高量产产能具有重要的意义。以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种LED发光器件,包括:半导体衬底,所述的衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层，其特征在于:所述的P型GaN层的表面上的预定区域通过离子溅射或等离子轰击造成损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性，所述的P型GaN层上形成有透明导电层以及P型电极，所述的P型电极与预定区域的位置相对应。
2.根据权利I所述的LED发光器件，其特征在于:所述LED发光器件包括紫外、蓝光、绿光、黄光或红光外延片。
3.根据权利2所述的LED发光器件，其特征在于:所述的LED发光器件的化合物表面包括GaN表面、GaAs表面或者有机OLED表面中任何一种。
4.一种用于制备如权利要求1或2或3所述的LED发光器件的制备方法，包括如下工艺步骤: a)提供一半导体衬底，所述的半导体衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层； b)通过光刻制作掩膜层，将P型GaN层的表面上的预定区域暴露出掩膜层外； c)通过离子溅射或等离子轰击暴露的P型GaN层造成P型GaN损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的P型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性； d)去除掩膜层，在所述的P型GaN层上形成透明导电层与P型电极，所述的P型电极与预定区域的位置相对应。
5.根据权利4所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于:所述的透明导电层包括ITO、NiAu 或 AZO 材料。
6.根据权利4所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于:所述的离子溅射包括纯物理离子溅射，或者化学反应溅射。
7.根据权利6所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于:所述的化学反应溅射通过化学反应蚀刻部分表面层。
8.根据权利4所述的LED发光器件的制备方法，其特征在于:所述的掩膜层包括光刻胶。
全文摘要
本发明公开了一种LED发光器件，包括半导体衬底，衬底上依次形成有N型GaN层、外延发光层和P型GaN层，P型GaN层的表面上的预定区域通过离子溅射或等离子轰击造成损伤，或者通过离子注入的方式改变表面掺杂，以使该预定区域内的p型GaN呈现接近绝缘的高接触电阻特性，P型GaN层上形成有透明导电层以及P型电极，P型电极与预定区域的位置相对应。与现有技术相比，本方案简化了工艺流程，节约了制作成本，以简单的工艺代替了复杂的电流阻挡层工艺，对于降低芯片成本，提高量产产能具有重要的意义。
文档编号H01L33/14GK103117344SQ201310044888
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者华斌, 孙智江 申请人:海迪科(南通)光电科技有限公司