[实用新型]半导体发光二极管器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体发光二极管器件。

背景技术

近年，III-V族化合物半导体发光二极管(LED)备受关注。LED产品随着不断的市场化，芯片和灯具价格也都在按平均每20-30％的跌幅下降。III-V族化合物半导体发光二极管的关键技术主要包括外延片的生长和芯片的电极制作。

为了进一步降低LED的制造成本，目前业界有在尝试利用的硅和金属材料作为衬底材料开发高功率LED，但随着蓝宝石衬底制造成本的连续下跌，硅和金属材料的成本优势已经不明显。然而，硅及其他衬底材料因为吸光仍然需要在后期进行转移衬底，导致制造良率的下降。对于芯片的电极制作，由于蓝宝石衬底是绝缘体，为了使具有PN结特性的III-V族化合物半导体器件发光，必须制作P电极和N电极与各自的P型和N型半导体层接触。

LED芯片根据工作时电流流过的路径不同可以分为垂直结构和平面结构。传统的平面结构芯片工艺是在蓝宝石生长基板上依次生长N型氮化镓、有源层、P型氮化镓，并利用干法刻蚀将部分P型氮化镓和有源层刻蚀完裸露N型氮化镓，并在P型氮化镓和N型氮化镓上制作电极，从而形成水平结构LED芯片。垂直结构芯片工艺是将外延层置于导电基板上，电流形成上下流通。此外，根据LED的出光面不同又可以将芯片分为正装结构和倒装结构，正装结构为P面出光，而倒装结构为N面出光。

LED器件中电极必须满足：(1)保证电极上电压降小，要求金属电阻率低；(2)与N型和P型半导体形成的欧姆接触电阻低；(3)具有一定的光透过性或反射性；(4)高温大电流下抗电迁移能力要强；(5)抗电化学腐蚀能力强；(6)易于键合；(7)薄膜沉积和光刻成形简单；(8)成本低。现有技术中的成熟工艺普遍采用NiAu和ITO作为正极的扩展电极，因为其具有良好的可见光波段的透过性和与P型化合物半导体层较低的接触电阻。迄今为止人们都集中在器件的结构和材料上来不断提升发光二极管的亮度和性能，同时在不断的降低制造的成本。

现在的III-V族的半导体光电子器件中采用纯金属如Al、Ni、Cr、Ti、Pt、Au等材料来形成电极。随着LED对通用照明领域的渗透，高亮高功率的光电子器件应运而生，大尺寸、高热量对芯片工艺提出了更高的要求。大尺寸芯片的表面电流扩展，对芯片表面的热分布和光分布都具有重要影响，所以大范围的电极分布对电流的分布是有易的。金或铝因为其低电阻率被广泛的运用在各种功率芯片上，作为电极的主要材料。但是铝熔点较低(660℃)，较高的电迁移性，不适合大电流高功率芯片的电极材料运用，而金价格昂贵，金层电极一般都要做到1um以上，蒸发相当厚的金将导致金材料消耗较大。LED的应用及不断发展，金作为贵重金属材料价格不断上涨，此部分的成本压缩空间较小，不利于LED器件成本的降低。

下表示出了各种电极材料的参数对比：