區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，該發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)自下而上依次包括襯底、n型GaN層、量子阱發(fā)光層、p型GaN層、透明導(dǎo)電層，在n型GaN層上設(shè)置n型電極，在透明導(dǎo)電層上設(shè)置p型電極。其中，反射光子晶體結(jié)構(gòu)制作在p電極下面，透射光子晶體結(jié)構(gòu)制作在p電極附近。通過本發(fā)明的在金屬電極附近刻蝕形成的區(qū)域性光子晶體結(jié)構(gòu)，能有效降低外延層的歐姆接觸電阻，并進(jìn)一步降低全區(qū)域刻蝕對有源區(qū)造成的損傷，使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著。本發(fā)明所提供該結(jié)構(gòu)還能將射向金屬電極附近的光全部反射和透射出芯片，實現(xiàn)電和光的通道隔離，從而顯著提高LED的出光效率。
【專利說明】區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用光子晶體技術(shù)來提高LED出光效率，其采用在芯片表層的全區(qū)域刻蝕出周期或準(zhǔn)周期分布的孔洞來實現(xiàn)。但是在全區(qū)域引入光子晶體結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致正向電壓偏高，因而減弱P型氮化鎵層和金屬的歐姆接觸特性，并且全區(qū)域的刻蝕工藝也可能導(dǎo)致對器件有源區(qū)的損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于在現(xiàn)有PSS圖形的基礎(chǔ)上，提供一種區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，以獲得更優(yōu)的光提取效率，從而進(jìn)一步降低成本。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的一種區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，包括襯底、設(shè)置在所述的襯底上的η型GaN層、設(shè)置在所述的η型GaN層上的η型電極與量子阱發(fā)光層、設(shè)置在所述的量子阱發(fā)光層上的P型GaN層、設(shè)置在所述的GaN層上的透明導(dǎo)電層、以及設(shè)置在所述的透明導(dǎo)電層上的P型電極，所述的P型電極下方的透明導(dǎo)電層上制作有用于將入射光線反射的反射光子晶體結(jié)構(gòu)與用于將入射光線透射的透射光子晶體結(jié)構(gòu)，其中，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)位于P型電極的底部，所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)位于P型電極的底部周圍。其中光子晶體運用于不希望光進(jìn)入的金屬電極附近，一方面可以降低P型層歐姆接觸電阻，并進(jìn)一步降低全區(qū)域刻蝕光子晶體對器件造成的損耗，使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著，另一方面可以將射向電極附近的光全部反射和透射出芯片，實現(xiàn)電和光的通道隔離，從而顯著提高LED的出光效率。
[0005]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)為凹陷結(jié)構(gòu)或凸起結(jié)構(gòu)，所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)的尺寸大于反射光子晶體結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0006]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)為直徑200_400nm、刻蝕深度100-300nm的凹陷結(jié)構(gòu)。
[0007]作為一種變形，所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)環(huán)繞P型電極的范圍為P型電極半徑的
1.5 倍。
[0008]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)在透明導(dǎo)電層上呈正方晶格排列。
[0009]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)在透明導(dǎo)電層上呈三角晶格排列。
[0010]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)在透明導(dǎo)電層上呈蜂窩晶格排列。
[0011]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)在透明導(dǎo)電層上呈光子準(zhǔn)晶晶格排列。[0012]作為一種變形，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)的排列的晶格間距范圍為 100-600nm。
[0013]由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明通過在金屬電極附近刻蝕形成的區(qū)域性光子晶體結(jié)構(gòu)，能有效降低外延層的歐姆接觸電阻，并進(jìn)一步降低全區(qū)域刻蝕對有源區(qū)造成的損傷，使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著。本發(fā)明所提供該結(jié)構(gòu)還能將射向金屬電極附近的光全部反射和透射出芯片，實現(xiàn)電和光的通道隔離，從而顯著提高LED的出光效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明所提供的區(qū)域光子晶體LED結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
圖2至圖5分別為本發(fā)明所提供的LED結(jié)構(gòu)中所能采用的光子晶體的晶格排列方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0016]實施案例I
參見附圖1所示，本實施例中的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，包括襯底7、設(shè)置在襯底7上的η型GaN層6、設(shè)置在η型GaN層6上的η型電極5與量子阱發(fā)光層8、設(shè)置在量子阱發(fā)光層8上的P型GaN層9、設(shè)置在GaN層9上的透明導(dǎo)電層4、以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層4上的P型電極1，P型電極I下方的透明導(dǎo)電層4上制作有用于將入射光線反射的反射光子晶體結(jié)構(gòu)2與用于將入射光線透射的透射光子晶體結(jié)構(gòu)3，其中，反射光子晶體結(jié)構(gòu)2位于P型電極I的底部，透射光子晶體結(jié)構(gòu)3位于P型電極I的底部周圍。
[0017]反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3運用于不希望光進(jìn)入的金屬電極附近，一方面可以降低P型層歐姆接觸電阻，并進(jìn)一步降低全區(qū)域刻蝕光子晶體對器件造成的損耗，使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著。另一方面可以將射向電極附近的光全部反射和透射出芯片，實現(xiàn)電和光的通道隔離，從而顯著提高LED的出光效率。
[0018]參見附圖2所示，反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3在透明導(dǎo)電層4上呈正方晶格排列(反射光子晶體結(jié)構(gòu)2被P型電極I完全遮擋，所以沒有顯示出來)，各個晶格間距范圍為100-600nm。本實施例中反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3為直徑200-400nm、刻蝕深度100_300nm的凹陷結(jié)構(gòu)。需要說明的是，反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3可以是凹陷結(jié)構(gòu)或凸起結(jié)構(gòu)，例如凹槽或者是凸棱結(jié)構(gòu)，但是由于功能定義的不同，透射光子晶體結(jié)構(gòu)3的尺寸大于反射光子晶體結(jié)構(gòu)2的尺寸，從而使得兩個區(qū)域中的微型光學(xué)構(gòu)造的功能上有所傾向性。另外，透射光子晶體結(jié)構(gòu)3環(huán)繞P型電極I的范圍為P型電極I半徑的1.5倍，經(jīng)過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)中，透射光子晶體結(jié)構(gòu)3在此范圍內(nèi)即可完全實現(xiàn)其功能特性，不但能有效降低外延層的歐姆接觸電阻，并進(jìn)一步降低全區(qū)域刻蝕對有源區(qū)造成的損傷，使光子晶體的導(dǎo)光作用更為顯著，還能將射向金屬電極附近的光全部反射和透射出芯片，實現(xiàn)電和光的通道隔離，從而顯著提高LED的出光效率。
[0019]實施案例2
參見附圖3所示，與上述實施案例I中相類似的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3在透明導(dǎo)電層4上呈三角晶格排列，各個晶格間距范圍為100-600nm。三角晶格制作工藝較為簡單，是目前常規(guī)GaN基LED器件上制備或集成的主要光子晶體形態(tài)。
[0020]實施案例3
參見附圖4所示，與上述實施案例I中相類似的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于反射光子晶體結(jié)構(gòu)2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3在透明導(dǎo)電層4上呈蜂窩晶格排列，各個晶格間距范圍為100-600nm，蜂窩晶格具有較佳的散熱性能。
[0021]實施案例4
參見附圖5所示，與上述實施案例I中相類似的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于反射光子晶體結(jié)構(gòu)
2、透射光子晶體結(jié)構(gòu)3在透明導(dǎo)電層4上呈光子準(zhǔn)晶晶格排列，各個晶格間距范圍為100-600nm，光子準(zhǔn)晶晶格由于其具有較高的旋轉(zhuǎn)對稱性，因此更容易形成完全帶隙。
[0022]以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:包括襯底(7)、設(shè)置在所述的襯底(7)上的η型GaN層(6)、設(shè)置在所述的η型GaN層(6)上的η型電極(5)與量子阱發(fā)光層(8)、設(shè)置在所述的量子阱發(fā)光層(8)上的P型GaN層(9)、設(shè)置在所述的GaN層(9)上的透明導(dǎo)電層(4)、以及設(shè)置在所述的透明導(dǎo)電層(4)上的P型電極(1)，所述的P型電極(I)下方的透明導(dǎo)電層(4)上制作有用于將入射光線反射的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)與用于將入射光線透射的透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)，其中，所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)位于P型電極(I)的底部，所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3 )位于P型電極(I)的底部周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)為凹陷結(jié)構(gòu)或凸起結(jié)構(gòu)，所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)的尺寸大于反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)為直徑200-400nm、刻蝕深度100_300nm的凹陷結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)環(huán)繞P型電極(I)的范圍為P型電極(I)半徑的1.5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)在透明導(dǎo)電層(4)上呈正方晶格排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)在透明導(dǎo)電層(4)上呈三角晶格排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)在透明導(dǎo)電層(4)上呈蜂窩晶格排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2)、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3)在透明導(dǎo)電層(4)上呈光子準(zhǔn)晶晶格排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8所述的區(qū)域光子晶體發(fā)光二極管器件，其特征在于:所述的反射光子晶體結(jié)構(gòu)(2 )、透射光子晶體結(jié)構(gòu)(3 )的排列的晶格間距范圍為100-600nm。
【文檔編號】H01L33/10GK104009139SQ201410255914
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】王璨璨, 孫智江 申請人:海迪科（南通）光電科技有限公司