專利名稱：一種高壓發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓發(fā)光二極管，屬于半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域。技術(shù)背景
近幾年由于技術(shù)與效率的進步，LED應(yīng)用越來越廣。隨著LED應(yīng)用的升級，市場對于LED的需求朝向更大功率及更高亮度，即高功率LED方向發(fā)展。對于實現(xiàn)高功率LED，目前高壓發(fā)光二極管的設(shè)計成為解決方案之一。高壓發(fā)光二極管的關(guān)鍵技術(shù)第一在于深隔離槽，隔離槽的深度依不同外延結(jié)構(gòu)而異，但需要刻蝕至襯底，目的在于將復(fù)數(shù)顆的晶胞獨立開來，因此需要開發(fā)深刻蝕的制程技術(shù)。第二為絕緣層，若絕緣層不具備良好的絕緣特性， 將使整個設(shè)計失敗，其困難點在于必須在深隔離槽的側(cè)壁上披覆包覆性良好、膜質(zhì)緊密及絕緣性佳的磨層，而常規(guī)高壓LED隔離槽的深度限制了絕緣層能夠很好的包覆在側(cè)壁上。 針對第二個難點，有人提出了在側(cè)壁增加一個臺階的方法，這樣有助于絕緣層更好的包覆， 但是這種方法同時增加了工藝的復(fù)雜性，需要在原來的基礎(chǔ)上增加一步光刻工藝，而且可能會引入其他問題，對整個器件造成影響。因此，該方法并不能從根本上解決問題，要解決以上兩個難題，還需從解決深隔離槽方面入手。
發(fā)明內(nèi)容
為解決常規(guī)高壓發(fā)光二極管制程技術(shù)中存在的難點，本發(fā)明提供一種高壓發(fā)光二極管及其制備方法，從而達到同時解決上述兩個關(guān)鍵技術(shù)的目的。
一種高壓發(fā)光二極管，外延片依次包括有第一接觸層2、第一限制層3、有源區(qū)4、 第二限制層5、第二接觸層6、絕緣保護層9、、緩沖層11、襯底12 ;在上述外延片上刻蝕有隔離槽8 ;隔離槽8的最深端刻蝕至絕緣保護層9內(nèi)，隔離槽8臺階的最淺端刻蝕至第二接觸層6內(nèi)，隔離槽8內(nèi)的未摻雜電流限制層9與第二接觸層6之間構(gòu)成臺階，在所述的臺階上淀積有金屬連接層7，金屬連接層7均連接到與該臺階的最深端相鄰的第一接觸層2上的絕緣隔離層13上；在所述隔離槽8的側(cè)壁及隔離槽8中的絕緣保護層9上設(shè)置有絕緣隔離層。所述的外延片最左端的第一接觸層上焊接有第一電極I ;所述的外延片最右端的第二接觸層上焊接有第二電極10。
有源區(qū)4材料為GaN系或GaAs系材料。
絕緣隔離層13的材料為Si02、或SiNx。
絕緣保護層9材料為本征半導(dǎo)體、絕緣材料或其他不導(dǎo)電的化合物。
與常規(guī)發(fā)光二極管制成發(fā)光二極管陣列相比，本發(fā)明采用外延生長絕緣保護層， 干法ICP刻蝕第一接觸層至絕緣保護層，形成隔離槽的方法，大大較小了 ICP干法刻蝕的深度，起到隔離多個獨立LED的作用，取代原有的刻蝕至襯底的方法，大大降低了隔離槽的深度，解決了絕緣層良好包覆在隔離槽側(cè)壁的問題，使器件的制備不必采用深刻蝕工藝。


3CN 102916029 A說明書2/3 頁圖I :為常規(guī)的高壓發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 :為本發(fā)明高壓發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 :為常規(guī)的發(fā)光二極管陣列隔離槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 :為本發(fā)明發(fā)光二極管陣列隔離槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 :為本發(fā)明第一步ICP刻蝕至第二接觸層的示意圖。圖6 :為本發(fā)明第二步ICP刻蝕至絕緣保護層的示意圖。圖7 :為本發(fā)明淀積絕緣隔離層后的示意圖。圖8 :本發(fā)明多個LED串聯(lián)形成高壓發(fā)光二極管的示意圖。圖9 :本發(fā)明制備電極后最終工藝形成后的示意圖。圖中1、第一電極；2、第一接觸層；3、第一限制層；4、有源區(qū)；5、第二限制層；6、 第二接觸層；7、金屬連接層；8、隔離槽；9、絕緣保護層；10、第二電極；11、緩沖層；12、襯底；13、絕緣隔離層；14、載流子輸運限制結(jié)構(gòu)；15、隔離槽深度區(qū)；16、LED。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對于本發(fā)明做進一步的說明
實施例I
制備方法參照附圖3-9，以GaN作為外延層材料，導(dǎo)電類型為P/I/N，Si02作為絕緣材料為例，該器件由以下各部分組成P_GaN，p-AlGaN, InGaN, n-AlGaN, n-GaN, InGaN, InG aN/GaN,藍寶石。
如2所示的結(jié)構(gòu)，其中1是第一電極，材料是Ni/Au ；2是第一接觸層，材料是 P-GaN ；3是第一限制層；材料是P-AlGaN ；4是有源區(qū)，材料是InGaN ；5是第二限制層，材料是n-AlGaN ;6是第二接觸層，材料是n_GaN ;7是金屬連接層，材料是Ti/Al/Ti/Au ;8是隔離槽；9是絕緣保護層，材料是InGaN ;10第二電極，材料是Ti/Al ;11是緩沖層，材料是InGaN/ GaN; 12是襯底，材料是藍寶石；13是絕緣隔離層，材料是Si02 ;15是隔離槽深度區(qū)；16是 LED。
其制備過程如下
I.將藍寶石上外延生長P-I-N-I型的外延層，并進行表面清洗處理
2.第一步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至第二接觸層(6)，n-GaN,參照圖5
3.第二步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至絕緣保護層(9)，InGaN,參照圖6
4.淀積絕緣材料Si02，包覆側(cè)壁，參照圖7
5.派射金屬,將與臺階最深端相鄰的p-GaN和臺階最淺端的η-GaN相連接,參照圖8
6.制備P型電極Ni/Au和N型電極Ti/Al，多個獨立LED串聯(lián)，形成高壓發(fā)光二極管，最終工藝不意圖，參照圖9
實施例2
制備方法參照附圖3-9，以GaAs作為外延層材料，導(dǎo)電類型為P/I/N，SiNx 作為絕緣隔離層材料為例，該器件由以下各部分組成=P-AlGaInP (Mg), p-AlGalnP (Mg),AlGaInP,n-AlGalnP (Si),n-GalnP (Si),Si02, GaAs buffer, GaAs0
如2所示的結(jié)構(gòu)，其中，I是第一電極，材料是Ni/Au ；2是第一接觸層，材料是4
其制備過程如下
I.將GaAs上外延生長P-I-N型的外延層，并進行表面清洗處理
2.第一步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至第二接觸層(6)，n_GaInP (Si)
3.第二步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至絕緣保護層(9)，AlGaInP
4.淀積絕緣材料SiNx,包覆側(cè)壁
5.派射金屬，將與臺階最深端相鄰的p-AlGalnP (Mg)和臺階最淺端的 n-AlGalnP(Si)相連接
6.制備P型電極Ni/Au和N型電極Ti/Al，，多個獨立LED串聯(lián)，形成高壓發(fā)光二極管
實施例3
制備方法參照附圖3-9，以GaAs作為外延層材料，導(dǎo)電類型為N_I_P，Si02作為絕緣材料為例，該器件由以下各部分組成n-GaInP (Si)，n-AlGaInP (Si) ,AlGaInP, p-AlGalnP (Mg), p-AlGalnP (Mg), AlGaInP, GaAs buffer, GaAs0
如2所示的結(jié)構(gòu)，其中，I是第一電極，材料是Ti/Au ；2是第一接觸層，材料是 n-GalnP(Si) ;3是第一限制層；材料是n-AlGalnP (Si) ;4是有源區(qū)，材料是AlGaInP ;5是第二限制層，材料是P-AlGaInP (Mg);6是第二接觸層，材料是p-AlGalnP (Mg);7是金屬連接層，材料是Ti/Al/Ti/Au ；8是隔離槽；9是絕緣保護層，材料是AlGaInP ；10是第二電極，材料是Ni/Au ; 11是緩沖層，材料是GaAs ； 12是襯底，材料是GaAs ； 13是絕緣隔尚層，材料是 Si02 ；15是隔離槽深度區(qū)；16是LED。
其制備過程如下
I.將GaAs上外延生長N-I-P型的外延層，并進行表面清洗處理
2.第一步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至第二接觸層(6)，p-AlGalnP (Mg)
3.第二步刻蝕，利用ICP刻蝕的方法，刻蝕至絕緣保護層(9)，AlGaInP
4.淀積絕緣材料Si02，包覆側(cè)壁
5.派射金屬，將與臺階最深端相鄰的n-AlGalnP(Si)和臺階最淺端的p-AlGalnP (Mg)相連接
6.制備η型電極Ti/Al和P型電極Ni/Au，多個獨立LED串聯(lián)，形成發(fā)光二極管陣列
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；既凡依本發(fā)明的權(quán)利要求范圍所作的等同變換，均為本發(fā)明的保護范圍所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種高壓發(fā)光二極管，其特征在于外延片依次包括有第一接觸層(2)、第一限制層(3)、有源區(qū)(4)、第二限制層(5)、第二接觸層(6)、絕緣保護層(9)、緩沖層(11)、襯底(12);在上述外延片上刻蝕有隔離槽(8);隔離槽(8)的最深端刻蝕至絕緣保護層(9)內(nèi)，隔離槽(8)臺階的最淺端刻蝕至第二接觸層(6)內(nèi)，隔離槽(8)內(nèi)的絕緣保護層(9)與第二接觸層(6 )之間構(gòu)成臺階,在所述的臺階上淀積有金屬連接層(7 ),金屬連接層(7 )均連接到與該臺階的最深端相鄰的第一接觸層(2)上的絕緣隔離層(13)上；在所述隔離槽(8)的側(cè)壁及隔離槽(8)中的絕緣保護層(9)上設(shè)置有絕緣隔離層(13);所述的外延片最左端的第一接觸層上焊接有第一電極(I);所述的外延片最右端的第二接觸層上焊接有第二電極 (14)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高壓發(fā)光二極管及其制備方法，其特征為，所述有源區(qū)(4) 材料為GaN系或GaAs系材料。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高壓發(fā)光二極管及其制備方法，其特征為，所述絕緣保護層(9)為本征半導(dǎo)體、絕緣材料或其他不導(dǎo)電的化合物。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高壓發(fā)光二極管及其制備方法，其特征為，絕緣隔離層(13)的材料為Si02或SiNx。
全文摘要
一種高壓發(fā)光二極管，屬于半導(dǎo)體光電子器件領(lǐng)域。其高壓發(fā)光二極管的主要結(jié)構(gòu)依次包括電極、第一接觸層、有源區(qū)、第二接觸層、隔離槽、絕緣保護層、緩沖層、襯底組成的LED結(jié)構(gòu)。其采用外延生長法得到絕緣保護層；采用ICP干法刻蝕第一接觸層，直至絕緣保護層，形成隔離槽，將LED獨立絕緣開來；最后濺射金屬進行串聯(lián)，形成發(fā)光二極管陣列。本發(fā)明取代原有的刻蝕至襯底的方法，大大降低了隔離槽的深度，解決了絕緣保護層良好包覆在隔離槽側(cè)壁的問題，使器件的制備不必采用深刻蝕工藝。
文檔編號H01L33/00GK102916029SQ201210397580
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者郭偉玲, 丁艷, 朱彥旭 申請人:北京工業(yè)大學(xué)