[发明专利]垂直发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管及其制作方法，更为具体地，涉及一种垂直氮化镓基发光二极管及其制作方法。 

背景技术

近年来，垂直薄膜结构GaN基发光二极管（LED）已成为研究开发的新热点。与常规结构比较，垂直结构LED通过衬底转移，形成电极上下分布，电流垂直注入，解决了常规结构GaN基LED器件中因电极水平分布、电流横向注入导致的诸如散热不佳，电流分布不均、可靠性差等一系列问题。 

垂直结构LED芯片的n电极位于出光面顶部，其存在会遮挡并吸收有源层发出的光。为了尽量避免n电极对于发光的遮挡和吸收，通常在垂直芯片的内部引入电流阻挡层以限制或者大幅减少n电极下方有源层的发光。例如，在p型外延层与p型接触金属层之间插入绝缘材料（如氧化硅、氮化硅等）作为电流阻挡层，其大小和位置与n电极大致相当，这样可以大大改善n电极的挡光和吸光。然而，用作电流阻挡层的氧化硅或者氮化硅等绝缘材料与p型接触金属层的黏附度不佳，会影响晶圆键合的牢固度，从而造成衬底剥离良率降低并影响可靠性。 

发明内容

本发明的主要目的是提供垂直发光二极管及其制作方法，通过激光辐照热分解在n型氮化镓基外延层与发光层之间形成空隙作为电流阻挡层，同时，引入中间层作为热分解材料层并起到保护发光层的作用。 

根据实现上述目的的垂直发光二极管，其结构包括：永久基板；p型GaN基外延层，位于所述永久基板之上；发光层，位于所述p型GaN基外延层之上；中间层，位于所述发光层之上，其材料为Al_xIn_yGa_(1-x-y)N（0≤x<1, 0≤y<1），禁带宽度介于GaN与发光层之间；n型GaN基外延层，位于所述中间层之上；n电极，位于n型GaN基外延层之上；空隙结构，形成于所述n型GaN基外延层与所述中间层之间，并且在垂直投影面上的位置与n电极对应。 

根据实现上述目的的垂直发光二极管的制作方法，包括步骤：1）在一永久基板上形成外延层，其至上而下包括n型GaN基外延层、中间层、发光层和p型GaN基外延层，并且所述中间层材料为Al_xIn_yGa_(1-x-y)N（0≤x<1, 0≤y<1），且其禁带宽度介于GaN与发光层之间；2）采用激光照射部分n型GaN基外延层，激光照射造成辐照区的中间层表层热分解，在n型GaN基外延层与发光层之间形成空隙结构；3）在n型GaN基外延层上制作n电极，其在垂直投影面的位置与空隙结构对应。 

本发明采用激光辐照热分解方式在n型GaN基外延层与发光层之间形成具有电流阻挡作用的空隙，同时，通过在n型GaN基外延层与发光层之间引入中间层可以有效地保护发光层，而中间层本身就是提供空隙形成的热分解层。本发明在垂直GaN基发光二极管的n端引入空隙电流阻挡层，可以有效避免p端设计绝缘介质阻挡层对于衬底键合和剥离的不利影响，并具有更高的可靠性。 

在本发明当中，中间层优选n型AlInGaN；永久基板材料选自硅、铜、镍、钴、钼、陶瓷、蓝宝石、氮化镓及其组合；临时衬底材料选自蓝宝石、硅、氮化镓、碳化硅、氧化锌及其组合；去除临时衬底的方式包括激光剥离、研磨和湿法腐蚀。 

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

附图说明

图1是本发明优选实施例的垂直发光二极管结构示意图。 

图2~7是本发明优选实施例的垂直发光二极管制作步骤示意图。 

图中部件符号说明： 

100：蓝宝石衬底

101：缓冲层

102：u-GaN层

103：n-GaN层

104：中间层

105：MQW层

106：p-GaN层

110：空隙结构

200：硅基板

210：p反射电极

220：金属叠层

230：p电极

240A：n电极焊盘

240B：n电极扩展条

300：Ni掩膜

310：激光辐照区。

具体实施方式