[发明专利]一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管芯片的制作方法，特别是一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法。

背景技术

传统的发光二极管，其芯片顶部一般都要布置金属电极，一方面是为了电流更好的扩展，另一方面也必须提供用于焊线的焊盘；但金属电极的存在会造成有源层发出的光被遮挡，并且大多数金属电极的反射率不高，所以会降低发光二极管的出光效率。为了避免有源层发出的光被金属电极遮挡或者吸收，必须抑制或者减少金属电极正下方有源层载流子输运和复合发光。解决方案之一就是在芯片结构中引入一电流阻挡结构，可用的阻挡结构包括绝缘层、肖特基结、反向PN结三种。这其中，绝缘层的制作最为简单，常见的绝缘电流阻挡层可以是SiO₂、Si₃N₄等氧化物，也可以是非掺杂半导体外延层。氧化物一般是在较低的温度下沉积，所以致密性和硬度方面都不够理想；非掺杂半导体外延层可以通过与发光外延层一同生长得到，可以克服氧化物的不足。

对于氮化镓基发光二极管，可以通过在p型氮化镓基外延层之上引入一非掺杂氮化镓基外延层以形成电流阻挡层。在氮化镓基发光二极管芯片的制作过程当中，除了与金属电极对应的用于电流阻挡的部分，其余的非掺杂氮化镓基外延层必须蚀刻去除，这样才能进行后续的透明电极及金属电极制作。氮化镓基外延层一般采用干法进行蚀刻，但是干法蚀刻会造成外延层损伤并形成类似施主的掺杂，这样会造成p型氮化镓基外延层表面钝化。所以在制作具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的工艺过程中，无法采用常用的干法蚀刻技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1)    在蓝宝石衬底上形成氮化镓基发光外延层，自下而上依次由n型氮化镓基外延层、有源层、p型氮化镓基外延层和非掺杂氮化镓基外延层组成；

2)    在氮化镓基发光外延层之上定义电流阻止区，并在电流阻止区的非掺杂氮化镓基外延层之上镀一金属层作为掩膜以覆盖整个电流阻止区；

3)    采用电化学蚀刻方式将电流阻止区之外的非掺杂氮化镓基外延层去除；

4)    去除掩膜金属层；

5)    在p型氮化镓基外延层和非掺杂氮化镓基外延层之上制作透明导电层；

6)    在电流阻止区范围内的透明导电层之上制作p电极。

本发明的关键步骤是采用电化学蚀刻选择性去除非掺杂氮化镓基外延层；电化学蚀刻工艺可在无外加偏压的条件下以较快的速率蚀刻非掺杂或者n型掺杂GaN基材料，但无法蚀刻p型GaN基材料；因此，可以利用无外加偏压条件下电化学蚀刻工艺对不同导电性质GaN基材料的选择性蚀刻，将电流阻止区之外的非掺杂GaN基外延层蚀刻去除。

在本发明中，作为掩膜的金属层材料选自Ti、Ni、Pt、Au、Cr或前述的任何组合之一，金属层在电化学蚀刻中又可以作为阴极，从而实现无电极电化学蚀刻。电化学蚀刻采用碱性溶液，并且可以通过外加紫外光照射或者加温到80℃以上加快蚀刻速率。在完成电流阻挡层的制作后，蚀刻去除部分区域的p型氮化镓基外延层和有源层，暴露出n型氮化镓基外延层并且在其上制作n电极。

本发明的有益效果是：利用电化学蚀刻选择性定义电流阻挡层，避免了干法蚀刻带来的损伤和钝化问题，获得基于非掺杂外延层的具有电流阻挡效应的氮化镓基发光二极管。

附图说明

图1～图4是本发明优选实施例的一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作过程的示意图。

图中部件附图标识如下。

10：蓝宝石衬底。

11：缓冲层。

12：n-GaN层。

13：MQW多量子阱。

14：p-GaN层。

15：u-GaN层。

16：ITO层。

17：p电极。

18：n电极。

20：Ti/Au掩膜层。

200：电流阻止区。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种具有电流阻挡层氮化镓基发光二极管的制作方法，其制作步骤包括：