專利名稱：：一種高亮度發(fā)光二極管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高亮度發(fā)光二極管及其制造方法，特別是涉及了一種有一定形狀第一歐姆接觸電極的高亮度發(fā)光二極管以及該高亮度發(fā)光二極管的制造方法。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管是在照明、顯示、控制、通訊等領(lǐng)域用量巨大的元件，具有壽命長、耗電少、電壓低、穩(wěn)定性好、反應(yīng)時間短等顯著優(yōu)勢。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，紅、黃、綠高亮度發(fā)光二極管已廣泛應(yīng)用于戶外顯示屏、交通信號燈、傳統(tǒng)顯示燈，特殊照明領(lǐng)域等，并逐漸進(jìn)入日常照明領(lǐng)域，擁有廣闊的市場前景。目前常規(guī)的發(fā)光二極管1結(jié)構(gòu)大體如圖1-1、圖1-2所示，在導(dǎo)電基板11上都包含一個P區(qū)(其中含有一層或多層P型半導(dǎo)體材料14)和一個N區(qū)(其中含有一層或多層N型半導(dǎo)體材料12)以及由P區(qū)和N區(qū)交界處組成的能發(fā)光的P-N結(jié)13。此外，P區(qū)和N區(qū)的外側(cè)各有一個P電極16和一個N電極17給發(fā)光二極管芯片通電。P電極16和N電極17通常都是由不透明的具有一定厚度的導(dǎo)電良好的金屬材料制成。P電極16與P型半導(dǎo)體材料14之間、N電極17與導(dǎo)電基板11之間形成歐姆接觸。所謂歐姆接觸是指半導(dǎo)體設(shè)備上具有線性并且對稱的電流-電壓特性曲線，如果電流-電壓特征曲線不是線性的，這種接觸叫肖特基接觸。肖特基接觸是指金屬和半導(dǎo)體材料相接觸時，在界面處半導(dǎo)體的能帶彎曲，形成肖特基勢壘，勢壘的存在才導(dǎo)致了大的界面電阻，與之對應(yīng)的歐姆接觸界面勢壘非常小或者沒有接觸勢壘。芯片尺寸一般都大于100微米，而P區(qū)厚度一般都只有幾微米甚至更少，使得芯片p區(qū)內(nèi)橫向電阻比縱向電阻大得多，p區(qū)內(nèi)的電流大部分都做縱向流動垂直通過P-N結(jié)而很少做橫向流動，電流分布很不均勻。一般會有以下問題(1)因為芯片內(nèi)部電流分布不均勻，導(dǎo)致有效發(fā)光面積減??；(2)電流分布不均勻，導(dǎo)致區(qū)域性發(fā)熱不均，影響芯片光電性能和壽命；(3)出光區(qū)電極正下方電流密度最大，發(fā)光最強(qiáng)，但其出光絕大部分都被不透明的P電極阻擋，無法射出，出光效率較低。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高亮度發(fā)光二極管及其制造方法，以能顯著改善芯片內(nèi)部電流分布，使電流更多、更均勻地分布在出光區(qū)域內(nèi)，使得亮度和器件壽命提高。本發(fā)明通過以下途徑實現(xiàn)一種高亮度發(fā)光二極管，在導(dǎo)電基板上依序形成第二半導(dǎo)體層、活性層和第一半導(dǎo)體層，導(dǎo)電基板的另一面形成第二歐姆接觸電極，第一半導(dǎo)體層上形成第一歐姆接觸電極和肖特基接觸焊線電極，且肖特基接觸焊線電極與第一歐姆接觸電極連接。所述第一歐姆接觸電極的形狀為連續(xù)的線型、連續(xù)的網(wǎng)格狀或連續(xù)的圓環(huán)。所述第一歐姆接觸電極的形狀為不連續(xù)的線形、不連續(xù)的網(wǎng)格狀或不連續(xù)的圓環(huán)。所述肖特基接觸焊線電極為圓形、四邊形、六邊形、八邊形等任意形狀，在芯片發(fā)光區(qū)的任意位置與第一歐姆接觸電極接觸。所述第二歐姆接觸電極為鋪滿了整個導(dǎo)電基板的面電極結(jié)構(gòu)，也可以不鋪滿整個導(dǎo)電基板的點電極結(jié)構(gòu)。一種高亮度發(fā)光二極管的制造方法，包含以下步驟(1)提供一導(dǎo)電基板；(2)在導(dǎo)電基板上形成第二半導(dǎo)體層；(3)在第二半導(dǎo)體層上形成活性層；(4)在活性層上形成第一半導(dǎo)體層；(5)在第一半導(dǎo)體層上形成具有第一歐姆接觸電極；(6)在第一半導(dǎo)體層上形成焊線電極，使焊線電極的邊緣與第一歐姆接觸電極連接；(7)在導(dǎo)電基板的另一面形成第二歐姆接觸電極。所述第一歐姆接觸電極為金、鎳、鈹、鍺、鋅、銀、鋁、鈦、絡(luò)等但不限于這些金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。所述肖特基接觸焊線電極為金、鎳、銀、鋁、鈦、鉻、鉑等但不限于這些金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。所述第二歐姆接觸電極為金、鎳、鈹、鍺、鋅、銀、鋁、鈦、鉻等但不限于這些金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。采用上述方案后，本發(fā)明由于在第一半導(dǎo)體層上形成有一定形狀的第一歐姆接觸電極和肖特基接觸的焊線電極，且焊線電極與第一歐姆接觸電極相連接，這樣，使得從焊線電極輸入的電流不直接從焊線電極注入第一半導(dǎo)體層，而是通過第一歐姆接觸電極擴(kuò)展之后均勻地注入發(fā)光二極管出光區(qū)域，從而改善芯片內(nèi)部電流分布，與現(xiàn)有技術(shù)相比，使電流更多、更均勻地分布在出光區(qū)域內(nèi)，使得亮度和器件壽命提高。圖1-1是一般發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)側(cè)視圖1-2是一般發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)俯視圖2-1是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖2-2是本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)俯視圖(連續(xù)的線型)；圖3-1是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖3-2是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)俯視圖3-3是本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)仰視圖(不連續(xù)的點狀)；圖4-1是本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖4-2是本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)俯視圖(連續(xù)的網(wǎng)格狀)；圖5-1是本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖5-2是本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)俯視圖(不連續(xù)的線形)；圖6-1是本發(fā)明實施例五的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖6-2是本發(fā)明實施例五的結(jié)構(gòu)俯視圖(不連續(xù)的圓環(huán))。具體實施例方式如圖2-l、圖2-2所示，是本發(fā)明的實施例一發(fā)光二極管2，包含一N型的GaAs砷化鎵導(dǎo)電基板21，在導(dǎo)電基板21上依序形成第二半導(dǎo)體層22、活性層23、第一半導(dǎo)體層24發(fā)光結(jié)構(gòu)，一具有一定形狀的第一歐姆接觸電極25和一肖特基接觸的焊線電極26位于該第一半導(dǎo)體層24上(即發(fā)光結(jié)構(gòu)外側(cè))，且肖特基接觸焊線電極26與第一歐姆接觸電極25連接，一第二歐姆接觸電極27位于導(dǎo)電基板21的另一面(即發(fā)光結(jié)構(gòu)外側(cè))。具體制造方法，包括以下幾個步驟首先提供一N型的GaAs導(dǎo)電基板21,然后采用公知技術(shù)，如有機(jī)金屬化學(xué)氣相磊晶法(M0CVD)、分子束磊晶法(MBE)等依次形成N型磷化鋁鎵銦第二半導(dǎo)體層22，活化層23，P型磷化鎵第一半導(dǎo)體層24，最終得到發(fā)光結(jié)構(gòu)。再采用電子束蒸發(fā)或濺射的鍍膜方式(也是現(xiàn)有技術(shù))，在上述P型磷化鎵第一半導(dǎo)體層24上蒸發(fā)金鈹合金3000埃，形成第一歐姆接觸電極25;并通過曝光、顯影及蝕刻(圖像轉(zhuǎn)移)的方法(也是現(xiàn)有技術(shù))，使上述第一歐姆接觸電極25形成一定形狀，此實施例中第一歐姆接觸電極25的形狀為連續(xù)的環(huán)狀細(xì)線型，也可以是連續(xù)的網(wǎng)格狀(如圖4-2所示實施例三)或不連續(xù)的線形(如圖5-2所示實施例四)或不連續(xù)的圓環(huán)(如圖6-2所示實施例五)或其它形狀，其所占發(fā)光區(qū)面積比例也可以增加或減少；通過合金工藝，在60(TC，使第一歐姆接觸電極25與第一半導(dǎo)體層24形成歐姆接觸。采用電子束蒸發(fā)或濺射的鍍膜方式，在上述P型磷化鎵第一半導(dǎo)8體層24和第一歐姆接觸電極25上依序蒸發(fā)鈦500埃、鋁10000埃，形成焊線電極26;并通過曝光、顯影及蝕刻的方法，獲得焊線電極26的形狀，此實施例焊線電極26為圓形，且位于P型磷化鎵第一半導(dǎo)體層24中間，也可以為四變形、六邊形、八邊形等任意形狀，位于發(fā)光區(qū)的任意位置，該焊線電極26正下方的絕大部分都沒有覆蓋在第一歐姆接觸電極25上，只是在焊線電極26邊緣與第一歐姆接觸電極25相聯(lián)接，該焊線電極26與上述P型磷化鎵第一半導(dǎo)體層24為肖特基接觸。采用電子束蒸發(fā)或濺射的鍍膜方式，在導(dǎo)電基板21的另一面蒸發(fā)金鍺合金4000埃，形成第二歐姆接觸電極27，此實施例第二歐姆接觸電極27鋪滿了整個N型的GaAs導(dǎo)電基板21的面電極結(jié)構(gòu)(如圖2-1所示實施例一)，也可以不鋪滿整個N型的GaAs導(dǎo)電基板21的點電極結(jié)構(gòu)(如圖3-3所示實施例二)；通過合金工藝，在50(TC，使第二歐姆接觸電極27與N型的GaAs導(dǎo)電基板21形成歐姆接觸。此實施例中第一歐姆接觸電極25使用的金屬材料為金鈹，第二歐姆接觸面電極27使用的金屬材料為金鍺，實際歐姆接觸電極材料可使用但不限于金、鎳、鈹、鍺、鋅、銀、鋁、鈦、鉻等單層或多層金屬材料或多層包含兩種以上多金屬合金材料。焊線電極26使用鈦鋁兩層金屬結(jié)構(gòu)，實際焊線電極材料也可使用不限于金、鎳、鈹、鉑、鍺、鋅、鈦、錫、銦、鋁、鉻等單層或多層金屬材料或多層包含兩種以上多金屬合金材料。將此實施例中制作的高亮度發(fā)光二極管通過測試機(jī)進(jìn)行光電性能測試，與普通發(fā)光二極管的光電參數(shù)進(jìn)行比較，參數(shù)對比如下(1)相同測試條件下，測試V-I特性曲線，本實施例中制作的高亮度發(fā)光二極管第一歐姆接觸電極25和第一半導(dǎo)體層24接觸電阻為22歐姆，而一般工藝制得發(fā)光二極管第一歐姆接觸電極和第一半導(dǎo)體層接觸電阻為34歐姆。(2)相同測試條件下(20mA)，測試本實施例中制作的高亮度發(fā)光二極管和一般工藝制得發(fā)光二極管，光電參數(shù)如附表l所示。對比可知，本實施例制作的高亮度發(fā)光二極管的正向電壓平均值比一般工藝制得發(fā)光二極管的正向電壓平均值低0.13V，而亮度平均值高出14.4mcd，高出比例達(dá)14%，同時其它光電參數(shù)沒有明顯區(qū)別。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實施例二如圖3-l、圖3-2、圖3-3所示，是本發(fā)明的實施例二發(fā)光二極管3。與實施例一相同，實施例二也包括導(dǎo)電基板31，在導(dǎo)電基板31上依序形成第二半導(dǎo)體層32、活性層33、第一半導(dǎo)體層34發(fā)光結(jié)構(gòu)，一具有一定形狀的第一歐姆接觸電極35和一肖特基接觸的焊線電極36位于該第一半導(dǎo)體層34上，且肖特基接觸焊線電極36的邊緣與第一歐姆接觸電極35連接，第一歐姆接觸電極35和焊線電極36的形狀也與實施例一相同(如圖3-2所示)，一第二歐姆接觸電極37位于導(dǎo)電基板31的另一面。此實施例二與實施例一的區(qū)別在于，還通過曝光、顯影及蝕刻的方法，獲得一定形狀的第二歐姆接觸電極37，見圖3-3，第二歐姆接觸電極37的形狀為不鋪滿整個N型的GaAs導(dǎo)電基板31的點電極結(jié)構(gòu)。實施例三如圖4-l、圖4-2所示，是本發(fā)明的實施例三發(fā)光二極管4。與實施例一相同，實施例三也包括導(dǎo)電基板41，在導(dǎo)電基板41上依序形成第二半導(dǎo)體層42、活性層43、第一半導(dǎo)體層44發(fā)光結(jié)構(gòu)，一具有一定形狀的第一歐姆接觸電極45和一肖特基接觸的焊線電極46位于該第一半導(dǎo)體層44上，且肖特基接觸焊線電極46的邊緣與第一歐姆接觸電極45連接，一第二歐姆接觸電極47位于導(dǎo)電基板21的另一面。此實施例三與實施例一的區(qū)別在于，第一歐姆接觸電極45的形狀為連續(xù)的網(wǎng)格狀(如圖4-2所示)。實施例四如圖5-l、圖5-2所示，是本發(fā)明的實施例四發(fā)光二極管5。與實施例一相同，實施例四也包括導(dǎo)電基板51,在導(dǎo)電基板51上依序形成第二半導(dǎo)體層52、活性層53、第一半導(dǎo)體層54發(fā)光結(jié)構(gòu)，一具有一定形狀的第一歐姆接觸電極55和一肖特基接觸的焊線電極56位于該第一半導(dǎo)體層54上，且肖特基接觸焊線電極56的邊緣與第一歐姆接觸電極55連接，一第二歐姆接觸電極57位于導(dǎo)電基板21的另一面。此實施例四與實施例一的區(qū)別在于，第一歐姆接觸電極55的形狀為不連續(xù)的線形(如圖5-2所示)。實施例五如圖6-l、圖6-2所示，是本發(fā)明的實施例五發(fā)光二極管6。與實施例一相同，實施例五也包括導(dǎo)電基板61,在導(dǎo)電基板61上依序形成第二半導(dǎo)體層62、活性層63、第一半導(dǎo)體層64發(fā)光結(jié)構(gòu)，一具有一定形狀的第一歐姆接觸電極65和一肖特基接觸的焊線電極66位于該第一半導(dǎo)體層64上，且肖特基接觸焊線電極66的邊緣與第一歐姆接觸電極65連接，一第二歐姆接觸電極67位于導(dǎo)電基板21的另一面。此實施例五與實施例一的區(qū)別在于，第一歐姆接觸電極65的形狀為不連續(xù)的圓環(huán)(如圖6-2所示)。上述實施例均為本發(fā)明的優(yōu)選實施例使用，然本發(fā)明未僅限于以上實施例，凡依本發(fā)明精神所作的任何等同變換，均在本發(fā)明范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種高亮度發(fā)光二極管，在導(dǎo)電基板上依序形成第二半導(dǎo)體層、活性層和第一半導(dǎo)體層，其特征在于導(dǎo)電基板的另一面形成第二歐姆接觸電極，第一半導(dǎo)體層上形成第一歐姆接觸電極和肖特基接觸焊線電極，且肖特基接觸焊線電極與第一歐姆接觸電極連接。2、如權(quán)利要求1所述的一種高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所述第一歐姆接觸電極的形狀為連續(xù)的線型、連續(xù)的網(wǎng)格狀或連續(xù)的圓環(huán)。3、如權(quán)利要求1所述的一種高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所述第一歐姆接觸電極的形狀為不連續(xù)的線型、不連續(xù)的網(wǎng)格狀或不連續(xù)的圓環(huán)。4、如權(quán)利要求1所述的一種高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所述肖特基接觸焊線電極為圓形、四邊形、六邊形或八邊形，在芯片發(fā)光區(qū)的任意位置與第一歐姆接觸電極接觸。5、如權(quán)利要求1所述的一種高亮度發(fā)光二極管，其特征在于所述第二歐姆接觸電極為鋪滿了整個導(dǎo)電基板的面電極結(jié)構(gòu)。6、如權(quán)利要求1所述的一種高亮度發(fā)光二極管，其特征在于:所述第二歐姆接觸電極為不鋪滿整個導(dǎo)電基板的點電極結(jié)構(gòu)。7、一種高亮度發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于包含以下步驟(1)提供一導(dǎo)電基板；(2)在導(dǎo)電基板上形成第二半導(dǎo)體層；(3)在第二半導(dǎo)體層上形成活性層；(4)在活性層上形成第一半導(dǎo)體層；(5)在第一半導(dǎo)體層上形成具有第一歐姆接觸電極；(6)在第一半導(dǎo)體層上形成焊線電極，使焊線電極的邊緣與第一歐姆接觸電極連接；(7)在導(dǎo)電基板的另一面形成第二歐姆接觸電極。8、如權(quán)利要求6所述的一種高亮度發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于步驟(5)第一歐姆接觸電極使用金、鎳、鈹、鍺、鋅、銀、鋁、鈦、鉻等金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。9、如權(quán)利要求6所述的一種高亮度發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于步驟(6)肖特基接觸焊線電極使用金、鎳、銀、鋁、鈦、鉻、鉑等金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。10、如權(quán)利要求6所述的一種高亮度發(fā)光二極管的制造方法，其特征在于步驟(7)第二歐姆接觸電極使用金、鎳、鈹、鍺、鋅、銀、鋁、鈦、鉻等金屬的單層或多層金屬材料或多層包含二種以上多金屬合金材料。全文摘要本發(fā)明公開一種高亮度發(fā)光二極管及其制造方法，在導(dǎo)電基板上依序形成第二半導(dǎo)體層、活性層和第一半導(dǎo)體層，導(dǎo)電基板的另一面形成第二歐姆接觸電極，第一半導(dǎo)體層上形成第一歐姆接觸電極和肖特基接觸焊線電極，且肖特基接觸焊線電極與第一歐姆接觸電極連接。本發(fā)明能顯著改善芯片內(nèi)部電流分布，使電流更多、更均勻地分布在出光區(qū)域內(nèi)，使得亮度和器件壽命提高。文檔編號H01L33/00GK101442092SQ20081007216公開日2009年5月27日申請日期2008年11月14日優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日發(fā)明者彭紹文,濤李,凱楊,黃尊祥申請人:廈門乾照光電有限公司