[发明专利]氮化镓基3D垂直结构发光二极管的结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是一种氮化镓基3D垂直结构发光二极管的结构。

背景技术

LED照明是新一代固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。从LED的结构上讲，可以将GaN基LED划分为正装结构、倒装结构和垂直结构。目前比较成熟的III族氮化物多采用蓝宝石材料作为衬底，由于蓝宝石衬底的绝缘性，所以普通的GaN基LED采用正装结构。垂直结构LED凭借它适宜在大驱动电流下工作而获得高流明输出功率的优势，从而可获得高的性价比。因此，GaN基垂直结构LED是市场所向，是半导体照明发展的必然趋势，必将逐步成为主流产品。

垂直结构的LED需要至少一根金线，从而与外界电源相连接，每根金线本身及其焊点是良品率和可靠性降低的原因之一，金线所占用的空间增大了垂直氮化镓基LED的封装产品的厚度。

3D垂直结构LED所有的制造工艺都是在晶片(wafer)水平进行的。由于无需打金线与外界电源相联结，采用通孔垂直结构的LED芯片的封装的厚度降低。因此，可以用于制造超薄型的器件，如背光源等。由于无需打金线，良品率和可靠性均提高。在封装前进行老化，对老化后合格的芯片进行封装，降低生产成本。特别是chip-on-board(COB)形式的器件，可以极大的提高良品率和降低生产成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氮化镓基衬底光子晶体发光二极管的结构，其可以大大提高出光效率，使得发光二极管结温降低，延长寿命，特别适合大尺寸功率型晶粒的制作。

为达到上述目的，本发明提供一种氮化镓基3D垂直结构发光二极管的结构，包括：

一衬底，该衬底的下面开有一沟槽，在沟槽的一侧开有一通孔；

一N型掺杂层，该N型掺杂层生长在衬底上，该N型掺杂层的宽度小于衬底的宽度，该N型掺杂层未覆盖衬底上的通孔；

一多量子阱发光层，该多量子阱发光层生长在N型掺杂层上；

一P型掺杂层，该P型掺杂层生长在多量子阱发光层上；

一ITO层，该ITO层生长在P型掺杂层上；

一绝缘层，该绝缘层制作在N型掺杂层、多量子阱发光层、P型掺杂层和ITO层的侧壁上，及衬底上的通孔的侧壁上；

一导电层，该导电层制作在绝缘层上，并覆盖部分ITO层的上表面；

一P型电极，该P型电极制作在ITO层上表面的中心部位，并与导电层相连接；

一金属电极，该金属电极制作在衬底下面沟槽的侧壁面上，并覆盖衬底的部分下表面。

附图说明

为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：

图1是本发明的结构剖面图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

请参阅图1及图2所示，本发明提供一种氮化镓基3D垂直结构发光二极管的结构，包括：衬底21，衬底21的材料为蓝宝石、Si、SiC、GaAs或玻璃；衬底21的厚度为60-200um。该衬底21的下面开有一沟槽211，沟槽211的形状为V字形或矩形，沟槽211的深度与衬底相同。在沟槽211的一侧开有一通孔212；通孔212的直径为20-200μm。

一N型掺杂层22，N型掺杂层22的材料为N--GaN，厚度为1-5um；该N型掺杂层22生长在衬底21上，该N型掺杂层22的宽度小于衬底21的宽度，该N型掺杂层22未覆盖衬底21上的通孔212。

一多量子阱发光层23，多量子阱发光层23的材料为InGaN，厚度为50-500nm；该多量子阱发光层23生长在N型掺杂层22上。

一P型掺杂层24，P型掺杂层24的材料为的材料为P--GaN，厚度为200-500nm；该P型掺杂层24生长在多量子阱发光层23上。

一ITO层25，ITO层25的材料为95％的InO₂，5％SnO₂，厚度为10-1000nm；该ITO层25生长在P型掺杂层24上。

一绝缘层26，绝缘层26的材料为二氧化硅，厚度为0.001-1000μm；该绝缘层26制作在N型掺杂层22、多量子阱发光层23、P型掺杂层24和ITO层25的侧壁上，及衬底21上的通孔212的侧壁上。

一导电层27，该导电层27制作在绝缘层26上，并覆盖部分ITO层25的上表面。

一P型电极28，该P型电极28制作在ITO层25上表面的中心部位，并与导电层27相连接。