專利名稱：改進(jìn)的光發(fā)射二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在基片同一側(cè)有金屬接點(diǎn)的光發(fā)射二極管。
背景技術(shù)：
雖然光發(fā)射二極管的結(jié)構(gòu)和用于制造該結(jié)構(gòu)的制造工藝近年來已經(jīng)成熟，但在工業(yè)上仍然具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的挑戰(zhàn)。由于基片和生長工藝上的高成本，所以每個器件的具體結(jié)構(gòu)(footprint)保持盡可能的小，與目標(biāo)光輸出要求相一致是成功的關(guān)鍵。
一個減小具體結(jié)構(gòu)(footprint)的具體挑戰(zhàn)存在于采用絕緣基片和金屬連接的光發(fā)射二極管(LED)中，絕緣基片和金屬的連接位于基片的同一側(cè)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，在金屬連接間流過的電流趨向于集中在一小的，低阻抗的(通路)，優(yōu)選的通路通過光發(fā)射的表面。因此，多數(shù)光發(fā)射表面沒有被激活。迄今，該問題已由通過提出導(dǎo)電的，半透明的窗口連接層(contact layer)，和維持連接的物理上的側(cè)面分離而得到表述。這樣的分離嚴(yán)重限制能制造于任何給定尺寸的基片上的器件數(shù)量；因此成為制造商的經(jīng)濟(jì)上的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一種光發(fā)射二極管，其包括一互補(bǔ)電極對(complementary pair)和隔離它們相應(yīng)的金屬接點(diǎn)的裝置，以迫使流過接點(diǎn)之間的電流更完全地流過活性層。
從優(yōu)點(diǎn)來說，這些措施增加器件的光輸出效率；且在任意給定尺寸的基片上容許更高的器件密度。
附圖簡單說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的LED的頂視示意圖；圖2是圖1中的LED沿A-A線的側(cè)視示意圖，及圖3是4個圖1中的LED位于一個基片上的布置的頂視示意圖。
詳細(xì)說明為了說明的目的，圖1到圖3中的LED是形成于絕緣基片上的GaN基的結(jié)構(gòu)。圖1到圖3中的元件基本上按說明性實(shí)施方案的比例；然而，顯示于圖2的元件沒有按比例。圖1中的器件被4個加號，即，151到154，和基片100的邊界線包圍，顯示基片上一個器件的說明性的具體結(jié)構(gòu)(footprint)。圖3說明4個相似設(shè)置的器件被蝕刻形成的“街道”分離的布局。圖3中的器件301至器件304間的分離標(biāo)稱上(nominally)是沿著該圖中的街道的中心線的。
在圖1和圖2中，標(biāo)識圖1中的部件的數(shù)字也表示圖2中的相同特征或部件。圖1中未說明的特征或部件，圖2中以標(biāo)識數(shù)字202開始。
圖1和圖2中的說明性的GaN器件形成于藍(lán)寶石基片100上。圖2給出沿圖1中的AA線剖面看到的LED元件。圖1和圖2中的LED包括藍(lán)寶石基片100；用于克服藍(lán)寶石基片和GaN層(layer)之間的晶格失配的緩沖區(qū)202；n型覆層203活性區(qū)204，p型覆層205，p型窗口區(qū)101；p型連接層102；p型金屬接點(diǎn)(p metal contact)103，104；n型連接區(qū)105；和n型金屬接點(diǎn)106。p型連接層102與p型金屬接點(diǎn)103，104一起和p型窗口區(qū)101形成歐姆接觸。n型連接區(qū)105與n型金屬接點(diǎn)(n metal contact)106一起和n型覆層203形成歐姆接觸。
標(biāo)號為101和202至205的LED的元件(element)是用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝(MOCVD)形成的。標(biāo)號為102至106的元件是用蒸鍍(evaporation)工藝形成的。在MOCVD工藝完成后，用光蝕刻照像技術(shù)控制的蝕刻，暴露其上將形成有n型連接組件(assembly)105，106的n型覆層部分。其后是一個深蝕刻步驟，也由光蝕刻照像技術(shù)控制，打開在各個器件間的“街道”，例如，在圖3中器件301至304間的“街道”。同時，可以形成深絕緣溝槽(trench)107。如果由離子注入形成的絕緣體來提供金屬接點(diǎn)間的絕緣，可以略去蝕刻深絕緣溝槽。
在圖1中的說明性實(shí)施方案中，p型窗口區(qū)101包括(a)一由摻Mg的GaN形成的第一窗口層；(b)一上覆的摻有更高濃度Mg+的第二GaN窗口層；如圖1中所示，p型窗口區(qū)101的層包含器件的整個具體結(jié)構(gòu)(footprint)，但除了(a)由圓周103限定的表面區(qū)域；(b)由矩形105限定的表面區(qū)域，及(c)溝塹107的表面區(qū)域。
連接層102是一薄的，半透明的，導(dǎo)電的NiOx/Au層，其沉積于區(qū)域101的頂層暴露面之上。其上的一個第一開口，在圖1中標(biāo)識為103，被蝕刻穿過層102以到達(dá)窗口區(qū)域101的重?cái)v雜層。形成一個Ti金屬接點(diǎn)103，如圖2所示，以提供與窗口區(qū)域101的暴露表面及層102的附著(adhesion)。金連接層104沉積于Ti金屬接點(diǎn)103之上。NiOx/Au層102和Ti金屬接點(diǎn)103與層101形成歐姆接觸。
n型連接區(qū)105由多個金屬層形成，包括Ti，Ni和Al，以提供與n型覆層203的附著，并為Au接點(diǎn)106的沉積提供一個歐姆接觸基底(foundation)。
連接層102傾向于均勻地散布電流于其下的活性區(qū)204的表面區(qū)域。然而，n型接點(diǎn)的和器件余下部分的形體及物理上的關(guān)系產(chǎn)生一尺寸小的，相對低阻抗的通路，其集中流過接點(diǎn)間的電流于活性區(qū)域的一個有限區(qū)域內(nèi)。
通過一個深溝槽107，或通過一個置于相似位子的注入絕緣體形成的金屬接點(diǎn)104和106間的絕緣，消除接點(diǎn)間低阻抗通路，從而容許減少的接點(diǎn)104和106間的橫向分離。
“U”形的半透明導(dǎo)電層102提供一大的光發(fā)射表面；且該“U”形，和位于“U”形開口端中心的n型電極配合，能有效地散布激勵電流于整個活性層。在p型覆層和n型覆層中，“U”形的平行腿提供電流通路于絕緣裝置周圍。
雖然特別針對優(yōu)選實(shí)施方案說明了本發(fā)明，然而應(yīng)該理解，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的變化和修改對于本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員技術(shù)人員來說是可能的。比如，其中金屬接點(diǎn)可位于有絕緣的器件的對角線上的或相對的角落之間，或相鄰的角落間。相似地，雖然器件具體結(jié)構(gòu)(footprint)是矩形，具體結(jié)構(gòu)(footprint)為正方形的器件也能容納橫向分離的，被深溝槽或絕緣體隔離的金屬接點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，包括一基片；在所述基片的同一側(cè)面上橫向分開的第一和第二電極；和形成于所述二極管結(jié)構(gòu)中，使所述電極相互隔離的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，其中所述的隔離裝置包括一位于所述電極間的溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，其中所述隔離裝置包括一位于所述電極間的絕緣體。
4.一種半導(dǎo)體光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，包括一藍(lán)寶石基片；一基于GaN的光發(fā)射結(jié)構(gòu)；在所述基片的同一邊側(cè)面橫向分開的第一和第二電極；和形成于所述二極管結(jié)構(gòu)的，使所述電極間相互隔離的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，其中所述隔離裝置包括一位于所述電極間的溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體光發(fā)射二極管結(jié)構(gòu)，其中所述的隔離裝置包括一位于所述電極間的絕緣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的半導(dǎo)體光發(fā)射二極管，其中所述第一電極，其包括一U形半透明導(dǎo)電p型連接層；和一位于U形的閉合端中心的金屬p型接點(diǎn)；以及所述第二電極，其包括一n型連接層和一位于U形的開口端中心的金屬n型接點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體光發(fā)射二極管，其中所述的p型連接層包括一NiOx/Au層，和一所述的金屬p型接點(diǎn)包括一Ti層和一Au層；以及所述的n型連接層包括Ti層，Ni層和Al層；且所述的金屬n型接點(diǎn)包括Au。
全文摘要
一種半導(dǎo)體光發(fā)射二極管，其包括形成于基片(100)的同一側(cè)的，密置分開的n和p型電極，以形成一具有小具體結(jié)構(gòu)(footprint)的LED。一種半透明U形p型連接層(102)沿著其下的窗口層(101)的頂表面的3個邊形成。p型電極(103)形成于p連接層上，且位于U形的閉合端的中心。一n型連接層(105)形成于覆層(203)上，且位于p型連接層(102)的U形開口端的中心。n型電極(106)形成于n型連接層(105)上。n型和p型電極間由位于電極間的凹槽(107)或絕緣體電絕緣實(shí)現(xiàn)電隔離。
文檔編號H01L33/14GK1516901SQ01821281
公開日2004年7月28日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者H·劉, X·程, H 劉 申請人:Axt公司