專利名稱：設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及發(fā)光二極管，具體是指一種設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管作為一種新型的照明元件因其具有亮度和光效率高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)發(fā)光二極管的芯片結(jié)構(gòu)一般由下至上依次包括襯底層、緩沖層、η型半導(dǎo)體外延層、多重量子阱、P型半導(dǎo)體外延層和透明導(dǎo)電層，η型半導(dǎo)體外延層和透明導(dǎo)電層上分別設(shè)有金屬η電極和ρ電極，ρ電極設(shè)在發(fā)光區(qū)上并占據(jù)了一定的面積，在ρ電極和透明導(dǎo)電層的布置中，其中大部分電流會(huì)聚集在電極的正下方，而不能很好的橫向運(yùn)輸，造成了發(fā)光區(qū)大部分的光產(chǎn)生在電極的正下方，而這部分產(chǎn)生的光也大多被金屬電極阻擋和吸收了，不僅不能發(fā)射出去，反而在內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量，對發(fā)光二極管的壽命和性能造成很大的影響。針對這種出光效率低、熱性能差的問題，有些文獻(xiàn)提出了設(shè)置電流阻絕層的解決方案，即在芯片的結(jié)構(gòu)中引入電流阻絕層以防止電流在電極正下方聚集。而以往電流阻絕層的制作方法是在ρ型半導(dǎo)體外延層上沉積一層絕緣層，通過光刻的工藝來定義電流阻絕區(qū)，然后再采用化學(xué)濕蝕刻的方式將電流阻絕區(qū)以外的絕緣層去除。而這種方法沉積的氧化物絕緣層一般致密性和硬度方面不是很理想。此外，還有一種制作電流阻絕層的方法是在P型半導(dǎo)體外延層里面電極的正下方，采用離子植入或擴(kuò)散的方法形成電流阻絕層，此方法形成的電流阻絕層的厚度和結(jié)構(gòu)很難精確的控制，導(dǎo)致電極下方仍有電流擴(kuò)展，不能完全的阻擋電流在電極下方的輸運(yùn)，而且離子植入和擴(kuò)散工藝復(fù)雜， 成本也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種具有致密性和硬度較為理想且制作工藝簡單、成本較低的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管及其制作方法。本發(fā)明的第一問題的技術(shù)解決方案是，提供一種設(shè)有電流阻絕層發(fā)光二極管，包括由下至上依次排列的η型半導(dǎo)體外延層、多重量子阱和P型半導(dǎo)體外延層，所述的P型半導(dǎo)體外延層上還設(shè)有摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層上定義的發(fā)光區(qū)內(nèi)設(shè)有電流阻絕層，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層和電流阻絕層上設(shè)有透明導(dǎo)電層，所述的透明導(dǎo)電層上設(shè)有P電極，所述的η型半導(dǎo)體外延層上設(shè)有η電極。采用上述方案后，相比之前的芯片結(jié)構(gòu)本發(fā)明的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管在 P型半導(dǎo)體外延層上還設(shè)有摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層，這樣在制作時(shí)可利用該摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層采用等離子體表面處理的方式制作電流阻絕層，克服了沉積氧化物絕緣層帶來的致密性和硬度方面的不足，同時(shí)也避免了離子注入和擴(kuò)散工藝對電流阻絕層厚度和結(jié)構(gòu)很難控制的缺陷。作為優(yōu)選，所述的電流阻絕層的形狀可以為圓形、方形、電極圖形或網(wǎng)狀圖形中一種。本優(yōu)選方案中電流阻絕層的形狀可根據(jù)對應(yīng)電極的形狀制作為與其對應(yīng)的一種， 通常來說，電流阻絕層所占的面積要大于等于電極所占的面積。較佳的，所述的電流阻絕層可隨意或規(guī)則的分布在P型半導(dǎo)體外延層上。作為優(yōu)選，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層的厚度為10 100 。合適的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層的厚度有利于形成有效的電流阻絕層。作為優(yōu)選，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層中硅的濃度為IXlO17cnT3至 IX IO2tlCnT3，合適的硅濃度能夠有效提高電流阻絕層的生成效率，進(jìn)而提升發(fā)光二極管的出光效率。針對第一個(gè)技術(shù)問題所提供的技術(shù)解決方案，本發(fā)明提供上述設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟
a.在ρ型半導(dǎo)體外延層上再外延成長摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層；
b.在η型半導(dǎo)體外延薄層上定義發(fā)光區(qū)并去除發(fā)光區(qū)以外的部分至η型半導(dǎo)體外延
層；
c.在發(fā)光區(qū)內(nèi)定義電流阻絕區(qū)，在放入等離子體機(jī)臺(tái)內(nèi)，機(jī)臺(tái)內(nèi)的外加射頻將通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣體解離成電漿，電漿與摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于所定義的電流阻絕區(qū)處形成電流阻絕層；
d.在摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層和電流阻絕層上蒸鍍透明導(dǎo)電層；
e.在電流阻絕區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層上制作ρ電極，在暴露出的η型半導(dǎo)體外延層上制作η電極。采用上述方案后，本發(fā)明的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管在制作電流阻絕層時(shí)采用等離子體表面處理的方式，具有高效快速的同時(shí)，電流阻絕效果好且成本較低。作為優(yōu)選，所述的步驟b和步驟c中所述的定義發(fā)光區(qū)和定義電流阻絕區(qū)采用光刻的工藝進(jìn)行定義。作為優(yōu)選，所述的步驟b中去除發(fā)光區(qū)以外的部分至η型半導(dǎo)體外延層采用干式蝕刻的工藝去除。作為優(yōu)選，所述的步驟c中所述的通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣體為氧氣或氮?dú)饣蛘呤瞧渌c硅生成絕緣物質(zhì)的氣體。氧氣或氮?dú)馐且环N易于獲取且成本較低的氣體，另外生成的氧化硅或氮化硅的絕緣效果也較好。


圖1中為本發(fā)明設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的整體剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中為本發(fā)明設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的制作過程工藝流程圖。圖中所示
1、襯底層，2、緩沖層，3、η型半導(dǎo)體外延層，4、多重量子阱，5、P型半導(dǎo)體外延層，6、摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層，7、透明導(dǎo)電層，8、電流阻絕層，9、ρ電極，10、η電極。
具體實(shí)施例方式為便于說明，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管及其制作方法做詳細(xì)說明
如附圖1中所示，一種設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，包括由下至上依次排列為襯底層1、緩沖層2、n型半導(dǎo)體外延層3、多重量子阱4和P型半導(dǎo)體外延層5，所述的ρ型半導(dǎo)體外延層5上還設(shè)有摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層 6上定義的發(fā)光區(qū)內(nèi)設(shè)有電流阻絕層8，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6和電流阻絕層8上設(shè)有透明導(dǎo)電層7，所述的透明導(dǎo)電層7上設(shè)有ρ電極9，所述的ρ電極9設(shè)在電流阻絕層8范圍內(nèi)的上方，所述的η型半導(dǎo)體外延層3上設(shè)有η電極10 ；所述的電流阻絕層8 的形狀為圓形、方形、電極圖形或網(wǎng)狀圖形中一種，可隨意或規(guī)則的分布在P型半導(dǎo)體外延層上；所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6的厚度為10 100 ；所述的摻雜硅的η 型半導(dǎo)體外延薄層6中摻雜硅的濃度為1 X IO17CnT3 1 X 102°cm_3。如圖2中所示，上述設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟
a.在襯底層1上由下至上依次外延生長緩沖層2，η型半導(dǎo)體外延層3，多重量子阱4 和P型半導(dǎo)體外延層5，在ρ型半導(dǎo)體外延層5上再外延成長摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層 6 ；
b.在η型半導(dǎo)體外延薄層6上采用光刻的工藝定義發(fā)光區(qū)并用干式蝕刻的工藝去除發(fā)光區(qū)以外的部分蝕刻至η型半導(dǎo)體外延層3 ；
c.在發(fā)光區(qū)內(nèi)采用光刻的工藝定義電流阻絕區(qū)，再采用等離子表面處理的方式，形成電流阻絕層，等離子體機(jī)臺(tái)內(nèi)的外加射頻將通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣體解離成電漿，電漿與摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于所定義的電流阻絕區(qū)處形成電流阻絕層 8 ；
d.在摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6和電流阻絕層8上蒸鍍透明導(dǎo)電層7；
e.在電流阻絕區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層7上制作ρ電極9，在暴露出的η型半導(dǎo)體外延層3上制作η電極10。在此應(yīng)該說明，本發(fā)明提到的等離子體機(jī)臺(tái)為現(xiàn)有技術(shù)中已有的設(shè)備，不過該等離子體機(jī)臺(tái)一般用于清潔之用，由于該設(shè)備及其用途為現(xiàn)有技術(shù)，故而在此對其不再詳述。 而等離子體機(jī)臺(tái)所設(shè)置的條件可以根據(jù)η型半導(dǎo)體外延薄層6的摻雜濃度和厚度來改變。在上述實(shí)施例中，對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式做了描述，很顯然，在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，仍可做出很多變化，如所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6中硅的濃度可在1 X IO17CnT3至1 X 102°cm_3內(nèi)變動(dòng)，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層6的厚度可在 10 100 之間，又如所述的通入反應(yīng)腔的氣體也可是氧氣、氮?dú)饣蛘咂渌c硅生成絕緣物質(zhì)的氣體等，再如，所述的電流阻絕區(qū)可以定義在電極的正下方或者其他的發(fā)光區(qū)域， 所述的襯底層1所用的材料可以為藍(lán)寶石、硅、碳化硅或者氮化鎵中的一種。在此，應(yīng)該說明，在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下所做出的任何改變都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，包括由下至上依次排列的η型半導(dǎo)體外延層 (3)、多重量子阱(4)和ρ型半導(dǎo)體外延層(5)，其特征在于所述的ρ型半導(dǎo)體外延層(5) 上還設(shè)有摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)上定義的發(fā)光區(qū)內(nèi)設(shè)有電流阻絕層(8)，所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)和電流阻絕層 (8)上設(shè)有透明導(dǎo)電層(7)，所述的透明導(dǎo)電層(7)上設(shè)有ρ電極(9)，所述的ρ電極(9)設(shè)在電流阻絕層(8)范圍內(nèi)的上方，所述的η型半導(dǎo)體外延層(3)上設(shè)有η電極(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，其特征在于所述的電流阻絕層(8)的形狀為圓形、方形、電極圖形或網(wǎng)狀圖形中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，其特征在于所述的電流阻絕層(8)可隨意或規(guī)則的分布在P型半導(dǎo)體外延層(5)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，其特征在于所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)的厚度為10 100 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，其特征在于所述的摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)中摻雜硅的濃度為1 X IO17CnT3 1 X 102°cm_3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于a.在ρ型半導(dǎo)體外延層(5)上再外延成長摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6);b.在η型半導(dǎo)體外延薄層(6)上定義發(fā)光區(qū)并去除發(fā)光區(qū)以外的部分至η型半導(dǎo)體外延層(3)；c.在發(fā)光區(qū)內(nèi)定義電流阻絕區(qū)，再放入等離子體機(jī)臺(tái)內(nèi)，機(jī)臺(tái)內(nèi)的外加射頻將通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣體解離成電漿，電漿與摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，于所定義的電流阻絕區(qū)處形成電流阻絕層(8)；d.在摻雜硅的η型半導(dǎo)體外延薄層(6)和電流阻絕層(8 )上蒸鍍透明導(dǎo)電層(7 )；e.在電流阻絕區(qū)范圍內(nèi)的透明導(dǎo)電層(7)上制作ρ電極(9)，在暴露出的η型半導(dǎo)體外延層(3)上制作η電極(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述的步驟c中所述的通入反應(yīng)腔內(nèi)的氣體為氧氣或氮?dú)饣蛘呤瞧渌c硅生成絕緣物質(zhì)的氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管，包括由下至上依次排列的n型半導(dǎo)體外延層、多重量子阱和p型半導(dǎo)體外延層，所述的p型半導(dǎo)體外延層上還設(shè)有摻雜硅的n型半導(dǎo)體外延薄層，所述的摻雜硅的n型半導(dǎo)體外延薄層上定義的發(fā)光區(qū)內(nèi)設(shè)有電流阻絕層，所述的摻雜硅的n型半導(dǎo)體外延薄層和電流阻絕層上設(shè)有透明導(dǎo)電層，所述的透明導(dǎo)電層上設(shè)有p電極，所述的p電極設(shè)在電流阻絕層范圍內(nèi)的上方，所述的n型半導(dǎo)體外延層上設(shè)有n電極；根據(jù)上述發(fā)光二極管本發(fā)明提供了其制作方法。本發(fā)明設(shè)有電流阻絕層的發(fā)光二極管具有電流阻絕層致密性和硬度較為理想且制作工藝簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L33/14GK102290512SQ20111027214
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者劉艷, 吳哲雄, 張峻嘉, 顏廷麗 申請人:冠銓(山東)光電科技有限公司