一种氮化镓基发光二极管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电技术领域，特别是一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light Emitting D1de ;LED)是利用半导体的P-N结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。LED具有无污染、高亮度、功耗小、寿命长、工作电压低、易小型化等优点。自20世纪90年代氮化镓GaN基LED开发成功以来，随着研究的不断进展，其发光亮度也不断提高，应用领域也越来越广。
[0003]现有技术中，常规发光二极管结构如图1所示，包括衬底1，由下往上依次堆叠的N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4、透明导电层5、P电极6以及设置在N型GaN层2裸露表面上的N电极7。由于P电极6和N电极7电极材料通常为Cr/Au，Au对光有吸收作用，使得发光层3发出的部分光线未能发射出来，造成光损失，影响芯片发光效率。由于在制作N型电极过程中，需要刻蚀部分P型GaN层4、发光层3、以及部分N型GaN层2，造成发光层3的刻蚀损伤，减小发光区面积，影响发光效率；同时由于发光区面积的减小，导致LED正向电压也上升。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种氮化镓基发光二极管及其制作方法。它通过在衬底底部开孔安置N型电极，减少发光区刻蚀损伤，增加发光区面积来提升光效。
[0005]为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现:
一种氮化镓基发光二极管，它包括衬底以及置于衬底上方依次由N型GaN层、发光层、P型GaN层和透明导电层组成的发光结构。在透明导电层上置有P型电极。其结构特点是，所述衬底底部开设孔直至N型GaN层，在所述孔内设有N型电极置于N型GaN层下底面。
[0006]在上述氮化镓基发光二极管中，所述孔的直径为60-150um，孔的高度为80_200um。
[0007]在上述氮化镓基发光二极管中，所述孔开设于衬底底部中心位置。
[0008]在上述氮化镓基发光二极管中，所述N型电极充满孔，N型电极的下底面与衬底底部齐平。
[0009]一种如上所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其包括以下步骤:
1)在衬底上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层、发光层以及P型GaN层；
2)利用蒸镀技术在P型GaN层上表面制备透明导电层，并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区；
3)在P型导电层欧姆接触区上利用蒸镀和曝光技术制备P型电极；
4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底背面减薄； 5)利用CO2激光器刻蚀技术，从衬底背面刻蚀孔至N型GaN层；
6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极，将N型电极置于孔内与N型GaN层接触；
7)利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
[0010]本发明由于采用了上述结构和制作方法，制作N型电极无需刻蚀部分P型GaN层和发光层，而是从衬底底部开孔至N型GaN层来安置N型电极，减少电极对光的吸收，减小对芯片发光面积的破坏，有助于优化芯片电流分布状况，提升LED亮度，降低LED电压，从而有效提升LED的发光效率。同时，因为蓝宝石衬底不易散热，本发明在衬底底部开孔还有助于散热，增加良率。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
【附图说明】
[0012]图1是现有技术中发光二极管的结构示意图；
图2是本发明发光二极管的结构示意图。
[0013]具体实施方法
参看图2，本发明氮化镓基发光二极管包括衬底I以及置于衬底I上方依次由N型GaN层2、发光层3、P型GaN层4和透明导电层5组成的发光结构，在透明导电层5上置有P型电极6。衬底I底部开设孔直至N型GaN层2，在所述孔内设有N型电极7置于N型GaN层2下底面。孔的直径为60-150um，孔的高度为80-200um，孔开设于衬底I底部中心位置。N型电极7充满孔，N型电极7的下底面与衬底I底部齐平。
[0014]本发明氮化镓基发光二极管的制作方法为:
I)在衬底I上米用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层2,发光层3以及P型GaN层4。
[0015]2)利用蒸镀技术制备透明导电层并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区。
[0016]3)利用蒸镀和曝光技术制备P型电极6。
[0017]4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底I背面减薄。
[0018]5)利用CO2激光器刻蚀技术，从衬底I背面刻蚀孔至N型GaN层2。
[0019]6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极7,将N型电极7置于孔内与N型GaN层2接触。
[0020]7)利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
[0021]以上所述，仅为本发明的具体实施例，并不限于本发明的其它实施方式。凡属本发明的技术路线原则之内，所做的任何显而易见的修改、替换或改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种氮化镓基发光二极管，它包括衬底(I)以及置于衬底(I)上方依次由N型GaN层(2)、发光层(3)、P型GaN层(4)和透明导电层(5)组成的发光结构，在透明导电层(5)上置有P型电极(6 )，其特征在于:所述衬底(I)底部开设孔直至N型GaN层(2 )，在所述孔内设有N型电极(7)置于N型GaN层(2)下底面。
2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于:所述孔的直径为60_150um,孔的高度为 80_200um。
3.根据权利要求1或2所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于:所述孔开设于衬底(I)底部中心位置。
4.根据权利要求3所述的氮化镓基发光二极管，其特征在于:所述N型电极(7)充满孔，N型电极(7)的下底面与衬底(I)底部齐平。
5.一种如权利要求1所述的氮化镓基发光二极管的制作方法，其包括以下步骤: 1)在衬底(I)上采用金属有机物化学气相沉积技术分别外延生长N型GaN层(2)、发光层(3)以及P型GaN层(4)； 2)利用蒸镀技术在P型GaN层(4)上表面制备透明导电层(5)，并利用曝光技术和刻蚀技术制备出P型导电层欧姆接触区； 3)在P型导电层欧姆接触区上利用蒸镀和曝光技术制备P型电极(6)； 4)将上述制备的氮化镓基发光二极管从衬底(I)背面减薄； 5)利用CO2激光器刻蚀技术，从衬底(I)背面刻蚀孔至N型GaN层(2); 6)利用蒸镀和曝光技术制备N型电极(7)，将N型电极(7)置于孔内与N型GaN层(2)接触；利用激光切割并且劈裂成单颗晶粒。
【专利摘要】一种氮化镓基发光二极管及其制作方法，涉及光电技术领域。本发明氮化镓基发光二极管包括衬底以及置于衬底上方依次由N型GaN层、发光层、P型GaN层和透明导电层组成的发光结构。在透明导电层上置有P型电极。其结构特点是，所述衬底底部开设孔直至N型GaN层，在所述孔内设有N型电极置于N型GaN层下底面。同现有技术相比，本发明通过在衬底底部开孔安置N型电极，减少发光区刻蚀损伤，增加发光区面积来提升光效。
【IPC分类】H01L33-00, H01L33-38
【公开号】CN104868029
【申请号】CN201410064890
【发明人】董发, 李志翔, 吴东海, 詹润滋
【申请人】南通同方半导体有限公司, 同方股份有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月26日