專利名稱：GaN基發(fā)光器件制作方法及其器件結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化鎵基發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)的制作方法，目的是為了降低器件熱阻，并提高器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)。本發(fā)明屬于氮化鎵基發(fā)光器件的制作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)光器件一直是半導(dǎo)體光電子學(xué)領(lǐng)域和電子器件領(lǐng)域研究和開發(fā)的重點(diǎn)。以基于III-V族氮化物材料大功率藍(lán)光LED為代表的半導(dǎo)體照明光源具有環(huán)保、節(jié)能、耐候性好以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，必將引起照明光源市場(chǎng)的一場(chǎng)革命，最終可能取代傳統(tǒng)照明光源。同時(shí)，基于GaN材料的短波長(zhǎng)激光二極管(LD)由于其在光存儲(chǔ)方面的優(yōu)勢(shì)，業(yè)已引起光存儲(chǔ)方式的革命。但就目前情況來看，GaN基LD成本居高不下大功率LED在民用照明市場(chǎng)尚難于廣泛取代傳統(tǒng)照明。研究表明，包括大注入電流下器件的熱量耗散問題等諸多因素影響著上述問題的解決。特別是對(duì)LED而言，發(fā)光效率等方面的因素顯得非常突出。
由于III族氮化物的p型摻雜受限于Mg受主的溶解度和空穴的較高激活能，因此，對(duì)制作LED和LD而言，很難獲得高空穴濃度的p型GaN層，在大注入電流條件下，熱特別容易在p型區(qū)域中產(chǎn)生。這個(gè)熱量勢(shì)必通過整個(gè)結(jié)構(gòu)才能在熱沉上消散。盡管如此，因?yàn)镚aN基發(fā)光器件和電子器件溫度一般低于200℃，熱輻射非常弱，所以不能依靠熱輻射來散熱，這就意味著GaN基發(fā)光器件的散熱途徑主要是熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流。眾所周知，III族氮化物具有兩個(gè)基本的性質(zhì)(見參考文獻(xiàn)H.Mokoc.Nitride semiconductors and devices.BerlinSpringer，1999)第一，熔點(diǎn)極高。AlN的熔點(diǎn)為3000K以上，GaN的熔點(diǎn)為2000K以上，InN的熔點(diǎn)也在1200K以上；第二，氮?dú)獾钠胶鈮悍浅８?。以上兩個(gè)性質(zhì)決定了難于獲得高質(zhì)量、大面積體單晶氮化物，所以III族氮化物只能通過異質(zhì)外延技術(shù)獲得。到目前為止，以藍(lán)寶石(Sapphire)為襯底的外延生長(zhǎng)技術(shù)最為成熟(見參考文獻(xiàn)S.Nakamura，S.Pearton，and G.Fasol，The Blue Laser DiodeThe Complete Story，Berlin，Springer，2000)。
藍(lán)寶石具有價(jià)格低和大面積材料的易獲取性等優(yōu)點(diǎn)，但其有兩方面的不利之處第一，極低的熱導(dǎo)率；第二，晶格常數(shù)與熱膨脹系數(shù)和GaN材料不匹配。前者導(dǎo)致器件的熱阻(熱阻定義為器件與周圍環(huán)境的溫差與相應(yīng)的耗散熱功率的比值)增加，產(chǎn)生嚴(yán)重的自加熱效應(yīng)，因此在大注入電流下芯片本身的溫度非常高，不僅使包括LED和LD發(fā)光效率等在內(nèi)的器件性能惡化，而且使器件失效率呈指數(shù)規(guī)律增加。后者一方面導(dǎo)致GaN外延層中特別高的缺陷密度(位錯(cuò)密度一般在1010cm-2以上)，另一方面導(dǎo)致GaN中存在強(qiáng)烈的雙軸壓應(yīng)力，特別是在芯片本身的溫度變化時(shí)由于熱膨脹系數(shù)的差別會(huì)在GaN中引入額外的熱應(yīng)力(T.Kozawa，T.Kachi，H.Kano，H.Nagase，N.Koide，and K.Manabe，Thermal Stress in GaN EpitaxyLayers Grown on Sapphire Substrates，J.Appl.Phys.1995 77(9)4389-4392)。因此，兩者均對(duì)器件的性能和可靠性產(chǎn)生毀滅性的影響。
為降低大注入電流下芯片的熱阻，從而降低芯片本身的溫度，通常采用的方法是利用倒裝焊技術(shù)將GaN基外延片與高熱導(dǎo)率的熱沉材料進(jìn)行焊接，通過高熱導(dǎo)率材料的高效熱傳導(dǎo)降低芯片本身的溫度(D.A.Steigerwald，J.C.Bhat，D.Collins，R.M.Fletcher，M.O.Holcomb，et al，Illumination With Solid State Lighting Technology，IEEE J.Sel.Top.Quant.Electron.2002 8(2)310-320)。其次，將藍(lán)寶石襯底與GaN外延層剝離開來也是降低器件熱阻的非常有效的方法，常采用的技術(shù)激光剝離技術(shù)(Laser Lift-off)利用高功率密度的紫外激光束輻照GaN與藍(lán)寶石的界面，從而實(shí)現(xiàn)GaN與藍(lán)寶石的分離(T.Fujii，Y.Gao，R.Sharma，E.L.Hu，S.P.Denbaars，and S.Nakamura，Increase in the ExtractionEfficiency of GaN-based Light-emitting Diodes Via Surface Roughning.Appl.Phys.Lett.，2004 84(6)855-857)。
然而，上述兩種方法一方面需要價(jià)格昂貴的設(shè)備，因此增加了器件制作的成本；另一方面增加了技術(shù)難度，對(duì)提高器件制作的成品率非常不利。本發(fā)明提出了新型的GaN基發(fā)光器件結(jié)構(gòu)，既降低了熱阻又提高了包括LED的發(fā)光效率等在內(nèi)的器件各項(xiàng)性能指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決由于藍(lán)寶石襯底的極低熱導(dǎo)率而引起的GaN基發(fā)光器件的高熱阻問題，并提高包括LED發(fā)光效率等在內(nèi)的器件各項(xiàng)性能指標(biāo)而完成的，其目的是提供新型GaN基發(fā)光器件的制作技術(shù)。
本發(fā)明所述的制作方法，包括材料外延、刻蝕和制備接觸電極，其特征在于通過利用干法刻蝕或濕法刻蝕將襯底腐蝕出需要的圖形以形成槽孔，并填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于襯底熱導(dǎo)率的材料以有效降低GaN基發(fā)光器件的熱阻，并提高其發(fā)光效率。
通過利用干法刻蝕或濕法刻蝕將襯底腐蝕出需要的圖形以形成槽孔，然后把與所述槽孔對(duì)應(yīng)的緩沖層、或緩沖層和位于緩沖層之上的臨近的一個(gè)外延層刻蝕掉，最后填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于襯底熱導(dǎo)率的材料以有效降低GaN基發(fā)光器件的熱阻，并提高其發(fā)光效率。
所述槽孔分布在所述襯底的任一位置，呈周期排列或無(wú)規(guī)則排列，它的深度小于或等于所述襯底的厚度、緩沖層厚度和位于緩沖層之上的臨近的一個(gè)外延層厚度三項(xiàng)之和，并且各個(gè)槽孔的深度是任意的。
所述槽孔圖形在平面上沿任一方向的尺寸在0.1微米-100,000微米之間。
所述槽孔的形狀為任意形狀。
目前常用的制作GaN基發(fā)光器件的材料實(shí)在藍(lán)寶石襯底上外延獲得的。在本發(fā)明中，通過采用濕法或干法刻蝕等手段將藍(lán)寶石襯底或部分外延層的某些區(qū)域去除掉以形成槽孔，之后在這些區(qū)域填充進(jìn)熱導(dǎo)率大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的材料，在藍(lán)寶石襯底上形成高效的散熱途徑，降低了器件的熱阻，提高了器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)；另一方面，若采用高反射率的填充材料，由于GaN材料與反射材料之間的距離縮短，可以巨大地提高LED器件的光提取效率。此項(xiàng)工藝技術(shù)與目前GaN基發(fā)光器件的制作技術(shù)兼容，不需要復(fù)雜的設(shè)備和增加復(fù)雜的制作工藝，因此制作成本得到了降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用本發(fā)明的所提出的新型結(jié)構(gòu)，可以獲得制作成本低，器件熱阻小，性能更加優(yōu)良的GaN基發(fā)光器件。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例l的GaN基LED的斷面圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的GaN基LED的斷面圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中GaN基LED的斷面圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中GaN基LD的斷面圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例5中GaN基LD的斷面圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例6中GaN基LD的斷面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是按照如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明證明，在大注入電流條件下，由于藍(lán)寶石襯底的熱導(dǎo)率極低，GaN基發(fā)光二極管和激光二極管結(jié)溫上升很快，導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)發(fā)光效率下降甚至失效。
目前，常采用的GaN基發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，1為藍(lán)寶石，作為外延生長(zhǎng)GaN材料的襯底，2為在第一電極接觸層3與藍(lán)寶石1之間形成的緩沖層，3為第一電極接觸層材料，上面依次外延生長(zhǎng)InxGayAl1-x-yN/InuGavAl1-u-v。GaN多量子阱有源區(qū)4和第二電極接觸層材料5，緩沖層2、第一電極接觸層3、有源區(qū)4、第二電極接觸層5可通稱外延層，其總厚度約為4500nm。在制作LED的過程中，通常先采用刻蝕工藝將部分外延材料的第二電極接觸層5和有源區(qū)4刻蝕掉，以暴露第一電極接觸層3，這種工藝刻蝕的深度很淺(在500nm左右)。然后分別在第一電極接觸層和第二電極接觸層之上制作第一接觸電極6和第二接觸電極7，完成管芯的制作工藝。由于藍(lán)寶石襯底本身的熱導(dǎo)率較低，導(dǎo)致當(dāng)器件在大注入電流條件下工作時(shí)，芯片的溫度上升很大。加上在外延層中引入較大的熱應(yīng)變，嚴(yán)重惡化了GaN基材料的特性，從而影響了器件的發(fā)光效率和熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明進(jìn)一步證明，如果在藍(lán)寶石襯底1、緩沖層2、第一電極接觸層3中的某些區(qū)域制作槽孔，并在其中填充熱導(dǎo)率大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的材料8如鋁(Al)，如圖1中的材料8，則可以消除藍(lán)寶石襯底1低熱導(dǎo)率的弊端，有效降低器件熱阻，從而可以大大提高器件的各項(xiàng)性能指標(biāo)。特別是對(duì)LED而言，由于GaN材料與反射材料之間的距離縮短，可以巨大地提高LED器件的光提取效率。另一方面，由于此項(xiàng)制作技術(shù)與目前的制作工藝兼容，不需要昂貴的設(shè)備，因此制作成本可以保持在較低的水平。
本發(fā)明所公開的方法適用于所有基于藍(lán)寶石襯底和其他低熱導(dǎo)率襯底襯底上的GaN發(fā)光器件和電子器件的制作技術(shù)。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明實(shí)施例1本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新型發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖1所示1為藍(lán)寶石襯底電極，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，4為有源區(qū)，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二接觸電極，8為在藍(lán)寶石中填充的Al材料。
通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，并填充上用8表示的反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基發(fā)光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例2本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖2所示1為藍(lán)寶石襯底電極，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，4為有源區(qū)，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二接觸電極，8為在藍(lán)寶石中填充的Al材料。
首先通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，然后將部分緩沖層2刻蝕掉直至露出第一電極接觸層3。在制作完第一接觸電極6之后，將藍(lán)寶石襯底中填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al 8，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基發(fā)光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例3本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新發(fā)光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖3所示1為藍(lán)寶石襯底電極，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，4為有源區(qū)，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二接觸電極，8為在藍(lán)寶石中填充的Al材料。
首先通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，然后將部分緩沖層2和第一電極接觸層3腐蝕掉，各個(gè)槽孔的腐蝕深度不同。在制作完第一接觸電極6之后，將藍(lán)寶石襯底中填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al 8，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基發(fā)光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例4
本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新型激光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖4所示1為藍(lán)寶石襯底材料，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，9為第一導(dǎo)波層，4為有源區(qū)，10為第二導(dǎo)波層，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二接觸電極，8為在藍(lán)寶石中填充的Al導(dǎo)熱材料。
通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，并填充上用8表示的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基激光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例5本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新型激光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖5所示1為藍(lán)寶石襯底材料，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，9為第一導(dǎo)波層，4為有源區(qū)，10為第二導(dǎo)波層，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二電極接觸，8為在藍(lán)寶石中填充的Al導(dǎo)熱材料。
通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，然后將部分緩沖層2刻蝕掉直至露出第一電極接觸層3。在制作完第一接觸電極6之后，將藍(lán)寶石襯底中填充上用8表示的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基激光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
實(shí)施例6本發(fā)明所公開的基于氮化鎵材料的新型激光二極管基本結(jié)構(gòu)如圖6所示1為藍(lán)寶石襯底材料，2為緩沖層，3為第一電極接觸層，9為第一導(dǎo)波層，4為有源區(qū)，10為第二導(dǎo)波層，5為第二電極接觸層，6和7分別為第一和第二電極接觸，8為在藍(lán)寶石中填充的Al導(dǎo)熱材料。
通過利用干法刻蝕或濕法腐蝕將藍(lán)寶石襯底1腐蝕出所需要的圖形，然后將部分緩沖層2和部分第一電極接觸層3刻蝕掉，各個(gè)槽孔的腐蝕深度是不同的。在制作完第一接觸電極6之后，將藍(lán)寶石襯底中填充上用8表示的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石熱導(dǎo)率的金屬材料Al，從而有效降低GaN基LED的熱阻，獲得在大電流注入下，發(fā)光均勻、穩(wěn)定可靠的GaN基激光二極管。實(shí)驗(yàn)證明，利用本實(shí)例的芯片設(shè)計(jì)，比未在藍(lán)寶石襯底上形成槽孔的結(jié)構(gòu)相比，熱阻至少降低三倍，發(fā)光效率高一倍，且其穩(wěn)定性指標(biāo)——壽命要提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種GaN基發(fā)光器件制作方法，包括材料外延、刻蝕、接觸電極制作，其特征在于通過利用干法刻蝕或濕法刻蝕將襯底腐蝕出需要的圖形以形成槽孔，并填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于襯底熱導(dǎo)率的材料以有效降低GaN基發(fā)光器件的熱阻，提高其發(fā)光效率。
2.一種GaN基發(fā)光器件制作方法，包括材料外延、刻蝕、接觸電極制作，其特征在于通過利用干法刻蝕或濕法刻蝕將襯底腐蝕出需要的圖形以形成槽孔，然后把與所述槽孔對(duì)應(yīng)的緩沖層、或緩沖層和位于緩沖層之上的臨近的一個(gè)外延層刻蝕掉，最后填充上反射率高、熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于襯底熱導(dǎo)率的材料以有效降低GaN基發(fā)光器件的熱阻，并提高其發(fā)光效率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一項(xiàng)所述的GaN基發(fā)光器件制作方法，其特征在于所述槽孔分布在所述襯底的任一位置，呈周期排列或無(wú)規(guī)則排列，它的深度小于或等于所述襯底的厚度、緩沖層厚度和位于緩沖層之上的臨近的一個(gè)外延層厚度三項(xiàng)之和，并且各個(gè)槽孔的深度是任意的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一項(xiàng)所述的GaN基發(fā)光器件制作方法，其特征在于所述槽孔圖形在平面上沿任一方向的尺寸在0.1微米-100,000微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任何一項(xiàng)所述的GaN基發(fā)光器件制作方法，其特征在于所述槽孔的形狀為任意形狀。
6.一種GaN基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于它含有藍(lán)寶石襯底(1)；緩沖層(2)，位于藍(lán)寶石襯底(1)之上，該緩沖層(2)由GaN基或AlN基材料構(gòu)成；第一電極接觸層(3)，位于緩沖層之上；有源區(qū)(4)，它是外延生長(zhǎng)的InxGayAl1-x-yN/InuGavAl1-u-vN(x+y≤1，u+v≤1，x≠u)單量子阱或多量子阱的發(fā)光區(qū)，位于部分第一電極接觸層(3)之上；第二電極接觸層(5)，位于有源區(qū)之上；第一接觸電極(6)，位于第一電極接觸層(3)之上；第二接觸電極(7)，位于第一電極接觸層(5)之上；槽孔，形成在藍(lán)寶石襯底(1)內(nèi)，并且內(nèi)填充有熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石襯底(1)的熱導(dǎo)率的金屬材料(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種GaN基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的有源區(qū)(4)位于第一電極接觸層(3)之上；所述的第一接觸電極(6)，位于緩沖層(2)內(nèi)與所述藍(lán)寶石襯底(1)中的金屬材料(8)對(duì)應(yīng)且連通的位置上，并且與第一電極接觸層(3)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種GaN基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的有源區(qū)(4)位于第一電極接觸層(3)之上；所述的第一接觸電極(6)，位于第一電極接觸層(3)內(nèi)與所述藍(lán)寶石襯底(1)和緩沖層(2)中的金屬材料(8)對(duì)應(yīng)且連通的位置上。
9.一種GaN基激光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于藍(lán)寶石襯底(1)；緩沖層(2)，位于藍(lán)寶石襯底(1)之上，該緩沖層(2)由GaN基或AlN基材料構(gòu)成；第一電極接觸層(3)，位于緩沖層(2)之上；第一波導(dǎo)層(9)，位于部分第一電極接觸層(3)之上；有源區(qū)(4)，它是外延生長(zhǎng)的InxGayAl1-x-yN/InuGavAl1-u-vN(x+y≤1，u+v≤1，x≠u)單量子阱或多量子阱的發(fā)光區(qū)，位于第一波導(dǎo)層(9)之上；第二波導(dǎo)層(10)，位于有源區(qū)(4)上；第二電極接觸層(5)，位于第二波導(dǎo)層(10)之上；第一接觸電極(6)，位于第一電極接觸層(3)之上；第二接觸電極(7)，位于第一電極接觸層(5)之上；槽孔，形成在藍(lán)寶石襯底(1)內(nèi)，并且內(nèi)填充有熱導(dǎo)率遠(yuǎn)大于藍(lán)寶石襯底(1)的熱導(dǎo)率的金屬材料(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種GaN基激光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一波導(dǎo)層(9)位于第一電極接觸層(3)上；所述的第一接觸電極(6)，位于緩沖層(2)內(nèi)與所述藍(lán)寶石襯底(1)中的金屬材料(8)對(duì)應(yīng)且連通的位置上，并且與第一電極接觸層(3)相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種GaN基激光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的第一波導(dǎo)層(9)位于第一電極接觸層(3)上；所述的第一接觸電極(6)，位于第一電極接觸層(3)內(nèi)與所述藍(lán)寶石襯底(1)和緩沖層(2)中的金屬材料(8)對(duì)應(yīng)且連通的位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求6、或9、或12中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其特征在于所述槽孔分布在所述襯底的任一位置，呈周期排列或無(wú)規(guī)則排列，它的深度小于或等于所述襯底的厚度、緩沖層厚度和位于緩沖層之上的臨近的一個(gè)外延層厚度三項(xiàng)之和，并且各個(gè)槽孔的深度是任意的。
13.根據(jù)權(quán)利要求6、或9中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其特征在于所述槽孔圖形在襯底平面上沿任一方向的尺寸在0.1微米-100,000微米之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求6、或9中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光器件，其特征在于所述槽孔的形狀為任意形狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于氮化鎵基發(fā)光器件的制作領(lǐng)域，其特征是通過在襯底材料和部分外延層中或僅在襯底材料中形成槽孔，并填充以熱導(dǎo)率比襯底材料熱導(dǎo)率高的材料來有效降低器件的熱阻，從而提高包括LED發(fā)光效率等在內(nèi)的器件各項(xiàng)性能指標(biāo)。本發(fā)明有效消除了襯底材料熱導(dǎo)率低或熱膨脹系數(shù)失配等弊端，可獲得高性能的GaN基發(fā)光器件。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1707820SQ20051001166
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者羅毅, 韓彥軍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)