專利名稱：具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管及其制作方法，更具體地為，是一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
近年來，發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機按鍵、指示、顯示、背光源以及照明等各個領(lǐng)域。在發(fā)光二級管中為了提升發(fā)光效率，有效的做法之一是在LED器件結(jié)構(gòu)中引入一電流阻擋層結(jié)構(gòu)。最簡單的阻擋結(jié)構(gòu)為絕緣層結(jié)構(gòu)，常見的絕緣電流阻擋層可以是Si02、 Si3N4等氧化物，也可以是非摻雜半導(dǎo)體外延層。非摻雜半導(dǎo)體外延層可以通過與發(fā)光外延層一同生長得到，但后續(xù)需將絕緣層區(qū)域外的部分蝕刻去除，其會造成外延層損傷且工藝復(fù)雜。Si02、Si3N4等氧化物雖然能提供好的絕緣性，但是其與金屬電極間的接觸性不好，容易產(chǎn)生電極剝離的異?，F(xiàn)象而造成芯粒的失效模式；另一方面，在電流阻擋層中為了達到一定的阻擋效果，絕緣層的厚度必須達到一定的厚度以上，其必然產(chǎn)生芯粒高低差的現(xiàn)象， 此高低差容易造成接口裂化的異?，F(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法，其使用等離子蝕刻法在發(fā)光外延層生成一與該外延層形成肖特基接觸的電流阻擋層，該電流阻擋層能夠有效的阻擋電流的注入，使電流注入于器件有效發(fā)光區(qū)域來提升其整體發(fā)光二極管的發(fā)光效率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，包括一基板；一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)位于所述基板上，其由上而下包括第一半導(dǎo)體層，有源層及第二半導(dǎo)體層；一肖特基接觸層分布在第一半導(dǎo)體層，其材料為GaFx，GaClx中的一種或其組合。進一步地，所述具有電流阻擋層的發(fā)光二極管還包括一形成于歐姆接觸層之上的第一電極，第一電極的位置與所述肖特其接觸層的位置對應(yīng)。進一步地，所述肖特基接觸層的頂面與第一半導(dǎo)體層的頂面齊平。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，包括一基板；一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)位于所述基板上，其由上而下包括第一半導(dǎo)體層，有源層及第二半導(dǎo)體層；一肖特基接觸層，分布在第一半導(dǎo)體層，且頂面與第一半導(dǎo)體層的頂面齊平。進一步地，所述肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx中的一種或其組合。進一步地，所述具有電流阻擋層的發(fā)光二極管還包括一形成于歐姆接觸層之上的第一電極，第一電極的位置與所述肖特其接觸層的位置對應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，包括如下步驟提供一生長襯底；在生長襯底的正面上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，其由下而上包含第二半導(dǎo)體層、有源層以及第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層表面上定義肖特基接觸區(qū)；采用等離子蝕刻第一半導(dǎo)體層的肖特基接觸區(qū)，形成肖特基生成層。進一步地，所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體未含有惰性Ar氣體。進一步地，所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體為Si^6，CF4, CHF3, Cl2, BCl3 中的一種或其組合。進一步地，所述形成的肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx0根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括如下步驟提供一生長襯底；在生長襯底的正面上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，其由下而上包含第二半導(dǎo)體層、有源層以及第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層表面上定義肖特基接觸區(qū)；采用等離子蝕刻第一半導(dǎo)體層的肖特基接觸區(qū)，形成肖特基接觸層；在第一半導(dǎo)體層表面定義第二電極區(qū)，蝕刻第二電極區(qū)形成臺階至第二半導(dǎo)體層并裸露出第二半導(dǎo)體層；形成一透明導(dǎo)電層于第一半導(dǎo)體上；形成一保護層于第一半導(dǎo)體層與第二電極間的臺階；形成第一電極于透明導(dǎo)電層上，形成第二電極于保護層上并跨接至裸露的第二半導(dǎo)體層上。進一步地，所述肖特其接觸層的位置與前述的第一、第二電極的位置對應(yīng)。進一步地，所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體未含有惰性Ar氣體。進一步的，所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體為Si^6，CF4, CHF3, Cl2, BCl3 中的一種或其組合。進一步地，所述形成的肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx0等離子蝕刻在半導(dǎo)體芯片制程中經(jīng)常用于平臺蝕刻，為了能夠使蝕刻過程中所產(chǎn)生的非揮發(fā)性生成物移除，往往在氣體組份中加入惰性的轟擊氣體來提供物理性的轟擊效果。而本發(fā)明采用等離子蝕刻法在局部蝕刻發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面的半導(dǎo)體導(dǎo)電層時，不加入惰性轟擊氣體，從而使表層產(chǎn)生一薄型的非揮發(fā)生成物，而此生成物與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面的半導(dǎo)體導(dǎo)電層形成肖特基接觸，從而產(chǎn)生局部電流阻障的特性結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠?qū)㈦娏鲗?dǎo)入有效的發(fā)光復(fù)合區(qū)，解決因電極設(shè)計而導(dǎo)致的遮光問題，并且避免了使用絕緣層作為電流阻擋結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的高低差及附著性不良的失效問題。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。雖然在下文中將結(jié)合一些示例性實施及使用方法來描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，并不旨在將本發(fā)明限制于這些實施例。反之，旨在覆蓋包含在所附的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)的所有替代品、修正及等效物。


附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。圖1為依據(jù)本發(fā)明實施的一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為依據(jù)本發(fā)明實施的另一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖;T圖9為依據(jù)本發(fā)明實施的一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管制備過程的截面示意圖。
圖中101生長襯底；102基板；201 η型半導(dǎo)體層；202有源層；203 ρ型半導(dǎo)體層；301掩膜層；400肖特基接觸層；500透明導(dǎo)電層；600保護層；701 ρ電極；702 η電極。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。圖1為依據(jù)本發(fā)明實施的一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。 該發(fā)光二極管芯片為橫向結(jié)構(gòu)。如圖1所示，具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片，包括生長襯底101 ；發(fā)光外延結(jié)構(gòu)通過外延生長形成于生長襯底上，其由下至上至少包括η型半導(dǎo)體層201、有源層202和 P型半導(dǎo)體層203，并有一通過蝕刻ρ型半導(dǎo)體層和有源層而成的η型半導(dǎo)體導(dǎo)體臺面；在 P型半導(dǎo)體層203內(nèi)設(shè)置有一肖特基接觸層400 ；—透明導(dǎo)電層500形成于ρ型半導(dǎo)體層 203上；保護層600形成于部分η型半導(dǎo)體臺面，并披覆其平臺所產(chǎn)生之側(cè)壁，向透明導(dǎo)電層500延伸；ρ電極701形成于透明導(dǎo)電層500上，η電極702形成于η型半導(dǎo)體層201的臺面上，并向保護層600延伸。其中，生長襯底101可采用藍寶石生長襯底，應(yīng)當(dāng)注意的是，在本實施例中，發(fā)光外延層半通過外延生長形成生長襯底上，但本發(fā)明并不僅局限于此，也可通過其他方式形成于其他的支撐基板上，如通過覆晶工藝形成于散熱性較佳的陶瓷基板等。以藍光系LED 為例，發(fā)光外延結(jié)構(gòu)的材料可為氮化鎵基材料，在發(fā)光外延結(jié)構(gòu)與生長襯底上可設(shè)置有如反射層等其他結(jié)構(gòu)，以提高器件的出光效率。肖特基接觸層400通過等離子蝕刻法蝕刻ρ 型表面而形成，其材料為GaFx或(^aClx，其頂面與ρ型半導(dǎo)體層203的頂面齊平。透明導(dǎo)電層500可選用ΙΤ0。ρ、η電極的位置與肖特基接觸層400的位置對應(yīng)，為了取得更佳的效果，肖特基接觸層的面積可與P，η電極的位置稍大。圖2為依據(jù)本發(fā)明實施的另一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光二極管芯片為垂直結(jié)構(gòu)，其與圖1所示的發(fā)光二極管芯片的主要區(qū)別在于基板 102為導(dǎo)電基板，η電極702形成于基板的背面，形成垂直式結(jié)構(gòu)。圖；T圖9為圖1所示的發(fā)光二極管芯片制備過程的截面示意圖，下面結(jié)合圖3 圖9對該制作方法進行詳細說明。一種具有電流阻擋層的發(fā)光極管芯片的制作方法，其步驟如下
首先，提供Al2O3生成襯底101，在Al2O3生長襯底101外延生長發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，其由下至上至少包括η型半導(dǎo)體層201、有源層202和ρ型半導(dǎo)體層203，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖3所示；
下一步，在P型半導(dǎo)體層203表面上定義肖特基接觸區(qū)，非肖特基接觸區(qū)上形成等離子蝕刻掩膜層301，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖4所示；
下一步，采用等離子蝕刻法，蝕刻P型半導(dǎo)體層203的肖特基接觸區(qū)，形成肖特基接觸層400，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖5所示。此步驟為本發(fā)明的關(guān)鍵，等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體從SF6, CF4, CHF3, Cl2, BCl3中選擇，但未含有惰性Ar氣體，從而使ρ型半導(dǎo)體表層產(chǎn)生一薄型的非揮發(fā)生成物，而此生成物與ρ型半導(dǎo)體形成肖特基接觸，從而產(chǎn)生局部電流阻障的特性結(jié)構(gòu)400 ；
下一步，先去除掩膜層301，進行臺面蝕刻，露出部分η型半導(dǎo)體層，形成η電極臺面，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖6所示；
下一步，在P型半導(dǎo)體層203表面上形成一透明導(dǎo)電層500，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖7所示； 下一步，在部分η電極臺面上形成保護層600，并披覆其平臺所產(chǎn)生之側(cè)壁，向透明導(dǎo)電層500延伸，覆蓋部分透明導(dǎo)電層500，其結(jié)構(gòu)剖面圖如圖8所示；
下一步，制作P、η電極。其具體工藝如下在透明導(dǎo)電層500上形成ρ電極701，其位置與肖特基接觸層的位置對應(yīng)，在保護層600上制作η電極702，并跨接至η型半導(dǎo)體層，如圖9所示，完成芯片制程。 以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，包括 一基板；一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)位于基板之上，其由上而下包括第一半導(dǎo)體層，有源層及第二半導(dǎo)體層；一肖特基接觸層分布在第一半導(dǎo)體層，其材料為GaFx，GaClx中的一種或其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，其特征在于還包括一形成于歐姆接觸層之上的第一電極，第一電極的位置與所述肖特其接觸層的位置對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，其特征在于所述肖特基接觸層的頂面與第一半導(dǎo)體層的頂面齊平。
4.具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，包括 一基板；一發(fā)光外延結(jié)構(gòu)位于基板之上，其由上而下包括第一半導(dǎo)體層，有源層及第二半導(dǎo)體層；一肖特基接觸層，分布在第一半導(dǎo)體層，且頂面與第一半導(dǎo)體層的頂面齊平。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，其特征在于所述肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx中的一種或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，其特征在于還包括一形成于歐姆接觸層之上的第一電極，第一電極的位置與所述肖特其接觸層的位置對應(yīng)。
7.具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，包括如下步驟 提供一生長襯底；在生長襯底的正面上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，其由下而上包含第二半導(dǎo)體層、有源層以及第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層表面上定義肖特基接觸區(qū)；采用等離子蝕刻第一半導(dǎo)體層的肖特基接觸區(qū)，形成肖特基生成層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體未含有惰性Ar氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于 所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體為SF6, CF4, CHF3, Cl2, BCl3中的一種或其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于所述形成的肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx0
11.具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括如下步驟 提供一生長襯底；在生長襯底的正面上形成發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，其由下而上包含第二半導(dǎo)體層、有源層以及第一半導(dǎo)體層；在第一半導(dǎo)體層表面上定義肖特基接觸區(qū)； 采用等離子蝕刻第一半導(dǎo)體層的肖特基接觸區(qū)，形成肖特基接觸層； 在第一半導(dǎo)體層表面定義第二電極區(qū)，蝕刻第二電極區(qū)形成臺階至第二半導(dǎo)體層并裸露出第二半導(dǎo)體層；形成一透明導(dǎo)電層于第一半導(dǎo)體上；形成一保護層于第一半導(dǎo)體層與第二電極間的臺階；形成第一電極于透明導(dǎo)電層上，形成第二電極于保護層上并跨接至裸露的第二半導(dǎo)體層上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于所述肖特其接觸層的位置與前述的第一、第二電極的位置對應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體未含有惰性Ar氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于所述等離子蝕刻中使用的物理轟擊氣體為Si^6，CF4, CHF3, Cl2, BCl3中的一種或其組口 O
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的具有電流阻擋層的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于其特征在于所述形成的肖特基接觸層的材料為GaFx，GaClx0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法。本發(fā)明采用等離子蝕刻法局部蝕刻發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面的半導(dǎo)體導(dǎo)電層，其轟擊氣體不加入惰性氣體，從而使發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表層產(chǎn)生一薄型的非揮發(fā)生成物，而此生成物與發(fā)光外延結(jié)構(gòu)表面的半導(dǎo)體導(dǎo)電層形成肖特基接觸，從而產(chǎn)生局部電流阻障的特性結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能夠?qū)㈦娏鲗?dǎo)入有效的發(fā)光復(fù)合區(qū)，解決因電極設(shè)計而導(dǎo)致的遮光問題，并且避免了使用絕緣層作為電流阻擋結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的高低差及附著性不良的失效問題。
文檔編號H01L33/14GK102522472SQ20111045236
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者吳志強, 黃少華 申請人:廈門市三安光電科技有限公司