專利名稱：氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光管，尤其是涉及一種高效率的氮化鎵(GaN)基藍(lán)光發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
目前的GaN藍(lán)光發(fā)光二極管的發(fā)光效率比較低，限制其出光效率的因素之一是發(fā)光管有源層所產(chǎn)生的光在GaN材料與空氣以及三氧化二鋁與空氣的接觸面會產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，而這一全反射角大約是240。因此，入射角在240～900的大部分光線都被限制在器件內(nèi)部，最后光轉(zhuǎn)化成器件內(nèi)部的熱能，使器件工作溫度過高，縮短了器件的壽命，并造成了出光效率不高的結(jié)果。另一方面，現(xiàn)有的GaN藍(lán)光發(fā)光管，其P電極和N電極均是由濺射合金的方法實現(xiàn)，而普通的金屬對光線會有所阻擋，這也是影響GaN藍(lán)光發(fā)光二極管出光率的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對上述兩個問題，提供一種發(fā)光效率較高、使用壽命較長的氮化鎵(GaN)基藍(lán)光發(fā)光二極管。
本發(fā)明從下至上設(shè)有藍(lán)寶石襯底、N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層，在電流擴展層的上表面至N-GaN層設(shè)有n型臺面，在電流擴展層的上表面設(shè)有柱形體陣列，在電流擴展層的上表面和N-GaN層的n型臺面上分別設(shè)有接線柱。
在電流擴展層的上表面至N-GaN層所設(shè)的n型臺面是通過腐蝕得到的。
藍(lán)寶石襯底作為GaN材料生長的襯底，藍(lán)寶石襯底厚度為300～500μm。N-GaN層厚度為1～5μm，有源層厚度為0.3～0.5μm、P-GaN層厚度為0.1～1μm，電流擴展層厚度為50～150nm，柱體陣列中的柱體高度為80～480nm，柱體的橫截面口徑為2～10μm，面積為0.09～1mm2。所說的柱體可為圓柱體、球面體、橢圓面體(即表面為弧狀)、錐體等(其橫截面面積一般為0.09～1mm2)，柱體陣列中的柱體選用氧化銦錫(ITO)金屬柱體，電流擴展層為ITO金屬層。
接線柱用于金屬引線，接線柱為上下兩層金屬層，上層的高度為50～120nm，下層的高度為30～100nm，上層優(yōu)選為金層，下層優(yōu)選為鈦層，接線柱的截面面積為0.025～0.1mm2。
N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層都是以藍(lán)寶石為襯底通過金屬有機物化學(xué)氣相淀積法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)逐層生長而成。
有源層作為光子激發(fā)層，光子激發(fā)層為銦鎵氮/鎵氮(InGaN/GaN)量子阱。
本發(fā)明通過運用非平面技術(shù)的方法，破壞光學(xué)諧振腔，解決光在GaN材料與空氣以及三氧化二鋁與空氣的接觸面的全反射問題。又采用ITO透明電極取代合金電極，使其透光率大為提高。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1所示，本發(fā)明從下至上設(shè)有藍(lán)寶石襯底1、N-GaN層2、有源層3、P-GaN層4和電流擴展層5，在電流擴展層5的上表面至N-GaN層2中腐蝕得到n型臺面6，在電流擴展層5的上表面設(shè)有圓柱形體陣列7，在電流擴展層5的上表面和n型臺面6的一端底面上分別設(shè)有接線柱8、9。藍(lán)寶石襯底1作為GaN材料生長的襯底，其厚度為400μm。N-GaN層厚度為3μm，有源層厚度為0.4μm、P-GaN層厚度為0.5μm，電流擴展層厚度為100nm，圓柱體陣列中的圓柱體高度為300nm，圓柱體的橫截面直徑為5μm。圓柱體陣列7中的柱體選用ITO透明金屬柱體，柱體陣列在電流擴展層5上可任意排布。ITO的柱體陣列是通過腐蝕ITO層表面而得到的。電流擴展層5選用ITO透明金屬層。接線柱8、9用于金屬引線，接線柱為上下兩層，上層為金層，下層為鈦層，金層的高度為80nm，鈦層的高度為80nm，接線柱的截面面積為0.06mm2。
N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層都是以藍(lán)寶石為襯底通過金屬有機物化學(xué)氣相淀積法逐層生長而成。有源層作為光子激發(fā)層，光子激發(fā)層為InGaN/GaN量子阱。
實施例2與實施例1例類似，其區(qū)別在于在電流擴展層5的上表面至N-GaN層2中腐蝕得到的貫通n型臺面6(參見圖1)改為部分不貫通n型臺面，或者貫通槽溝，接線柱設(shè)在部分不貫通n型臺面上，或者貫通槽溝的溝底平面上。
權(quán)利要求
1.氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于從下至上設(shè)有藍(lán)寶石襯底、N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層，在電流擴展層的上表面至N-GaN層設(shè)有n型臺面，在電流擴展層的上表面設(shè)有柱形體陣列，在電流擴展層的上表面和N-GaN層的n型臺面上分別設(shè)有接線柱。
2.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層均為藍(lán)寶石為襯底通過金屬有機物化學(xué)氣相淀積法逐層生長而成的N-GaN層、有源層、P-GaN層和電流擴展層。
3.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于藍(lán)寶石襯底為GaN材料生長的襯底，藍(lán)寶石襯底厚度為300～500μm。
4.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于N-GaN層厚度為1～5μm，有源層厚度為0.3～0.5μm、P-GaN層厚度為0.1～1μm，電流擴展層厚度為50～150nm。
5.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于有源層為銦鎵氮/鎵氮量子阱。
6.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于所說的電流擴展層為氧化銦錫金屬層。
7.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于柱體陣列中的柱體高度為80～480nm，柱體的橫截面口徑為2～10μm，面積為0.09～1mm2。
8.如權(quán)利要求1或7所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于所說的柱體為圓柱體、球面體、橢圓面體、錐體，柱體選用氧化銦錫金屬柱體。
9.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于接線柱為上下兩層金屬層，上層的高度為50～120nm，下層的高度為30～100nm，接線柱的截面面積為0.025～0.1mm2。
10.如權(quán)利要求1或9所述的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，其特征在于接線柱上層為金層，下層為鈦層。
全文摘要
氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管，涉及一種發(fā)光管，尤其是涉及一種高效率的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管。提供一種發(fā)光效率較高、使用壽命較長的氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管。從下至上設(shè)有藍(lán)寶石襯底、N－GaN層、有源層、P－GaN層和電流擴展層，在電流擴展層的上表面至N－GaN層設(shè)有n型臺面，在電流擴展層的上表面設(shè)有柱形體陣列，在電流擴展層的上表面和N－GaN層的n型臺面上分別設(shè)有接線柱。通過運用非平面技術(shù)的方法，破壞光學(xué)諧振腔，解決光在GaN材料與空氣以及三氧化二鋁與空氣的接觸面的全反射問題。又采用ITO透明電極取代合金電極，使其透光率大為提高。
文檔編號H01L27/15GK1862843SQ20051007242
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者劉寶林, 翁斌斌, 秦麗菲, 黃瑾, 尹以安 申請人:廈門大學(xué)