[发明专利]具有高导通n型欧姆接触的发光二极管及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管其及制作方法，特别是涉及一种具有高导通n型欧姆接触的的垂直结构发光二级管及其制造方法。    

背景技术

近年来，为了提高氮化镓基发光二极管的发光效率，发展了衬底转移技术，例如在蓝宝石衬底上通过MOCVD沉积GaN基薄膜，然后把GaN基薄膜通过晶圆键合技术或电镀技术黏结到半导体或金属基板上，再把蓝宝石衬底用激光剥离方法去除；或者在SiC或者Si衬底上沉积GaN基薄膜，然后把GaN基薄膜通过晶圆键合技术或电镀技术黏结到半导体或金属基板上，再把SiC或者Si衬底用化学腐蚀方法去除。这样一方面可以通过在外延薄膜和基板之间加一个反射层，另一方面由于氮极性面的GaN上容易通过光化学腐蚀方法获取粗糙的出光面，以上两方面使薄膜GaN芯片具有更高的出光效率，同时转移后的基板具有优良的导热特性，因此转移到散热基板上的GaN基薄膜芯片在大电流应用上具有较大的优势。

然而，去除生长衬底后暴露的GaN薄膜表面一般为氮极性面，而氮极性面的欧姆接触特性与镓极性面不同，例如镓极性面的N型GaN的欧姆接触电极一般采用Ti/Al欧姆接触电极，而氮极性面的N型GaN的接触电极若仍然采用Ti/Al电极，则在初始时间，Ti/Al与N型GaN呈现出比镓极性面更优的欧姆接触特性，但经过150度左右的温度后，其接触特性即劣化为肖特基接触，表现为其正向工作电压升高，严重制约了薄膜GaN芯片的光效。关于其形成原因的探讨较具有代表性的有：Hyunsoo Kim等人(APPLIED PHYSICS LETTERS 93, 192106, 2008)认为是氮空位与表面镓空位以及C、O原子反应导致表面氮空位减少；Ho Won Jang等人(APPLIED PHYSICS LETTERS 94, 182108, 2009)认为是体内的氮原子向表面扩散补偿了氮空位导致表面氮空位减少。目前为止，此两个研究团队亦未提出在氮极性面上制作N型GaN欧姆接触电极的有效方法。Philips Lumileds Lighting Company 推出的薄膜倒装(TFFC)发光二极管，其N型欧姆接触电极仍然制作在镓极性面N型GaN上，即可以继续沿用Ti/Al欧姆接触电极，因此TFFC的一个显着优点是可以完全避开上述讨论氮极性面的问题，但因薄膜上P、N电极需要分别黏结在基板上对应的正负电极区域，因此对芯片倒装技术要求较高；另外为了避免激光剥离蓝宝石衬底时薄膜破裂，需要保证薄膜表面在激光剥离蓝宝石瞬间承受均匀的冲击力，因此在激光剥离蓝宝石衬底前需要在薄膜与倒装粘结基板之间填充介质，填充的一致性难控制，器件成品率可能因此受影响。

发明内容

为了解决现在的技术方问题，本发明提出了一种具有高导通n型欧姆接触的发光二极管其及制作方法，以克服现有垂直式氮化镓基垂直发光二极管存在的因氮面n型GaN基半导体层上欧姆接触电极易受温度裂化导致薄膜GaN基发光器件电压可靠性问题。

根据本发明的第一方面，一种具有高导通n型欧姆接触的发光二极管外延结构的制造方法，包括以下步骤：提供一生长衬底；在生长衬底上形成一掺杂n型欧姆接触缓冲层，其电子浓度大于或等于1×10²⁰cm^-3；在n型欧姆接触缓冲层上外延生长发光外延层，其至下而上至少包括：n型半导体层 、活性层、p型半导体层。

所述n型欧姆接触缓冲层通过 外延生长形成，其材料为Al_cIn_dGa_1-c-dN，其中0≦c<1，0≦d<1，c+d<1。

所述n型欧姆接触缓冲层的能隙小于或等于3.4eV。

所述n型欧姆接触缓冲层通过离子注入法注入离子形成高掺杂，其掺杂浓度大于或等于1×10²⁰cm^-3。

所述n型欧姆接触缓冲层的厚度为10埃～5000埃。

根据本发明的第二个方面，一种具有高导通n型欧姆接触的发光二极管外延结构，包括：生长衬底；掺杂n型欧姆接触缓冲层，位于该生长衬底之上，其电子浓度大于或等于1×10²⁰cm^-3；发光外延层，形成于n型欧姆接触缓冲层之上，其自下而上包含n型半导体层、活性层、p型半导体层。

所述n型欧姆接触缓冲层由Al_cIn_dGa_1-c-dN构成，其中0≦c<1，0≦d<1，c+d<1。