氮化鎵基發光器件的電極體系及其制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種氮化鎵基發光器件。更具體而言，本發明涉及一種氮化鎵基發光 器件的P型電極體系及其制作方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，氮化鎵基發光器件的發光效率得到了很大的提升，如市場上氮化鎵基發 光二極管（LED)照明產品的發光效率已達到1501m/W以上，實驗室水平已經達到3001m/W。 隨著氮化鎵發光器件在照明、顯示、投影等各方面的廣泛應用，要求進一步提高其光電轉化 效率，提高其散熱性能和可靠性。
[0003] 在氮化鎵基發光器件中，由于P型氮化鎵的空穴濃度小于1018cnT3,氮化鎵的功函 數在6. 5-7. 5eV之間，而功函數最高的金屬Pt只有5. 65eV，因此，在p型氮化鎵上形成歐姆 接觸比較困難。
[0004] 氮化鎵基發光二極管在結構上分為正裝結構、倒裝結構和垂直結構。倒裝和垂直 結構的發光二極管具有良好的散熱性能，適于大功率的應用，越來越受到應用市場的青睞。 在正裝結構中要求P型電極具有較高的透射率。現有技術中多用NiAu和金屬氧化物，如ITO 作為P型氮化鎵的接觸電極，但是NiAu電極的對450-470nm的藍光的透射率在50% -70% 之間，ITO的透射率較高，約在80%以上，但是隨著ITO厚度的增加，透射率下降比較嚴重。
[0005] 對于P型氮化鎵朝下的倒裝和垂直結構的發光器件來講，要求P型電極不但要與P 型氮化鎵形成歐姆接觸，同時要求具有良好的粘附性和可靠性，還要形成反射鏡。現有技術 中常用NiAg電極體系來形成p型反射電極。但其對可見光的反射率，尤其是400470nm的 藍光的反射率會隨著Ni層厚度的增加而大大降低。現有技術中也有將Ni減薄到10nm以 下以降低其對光的吸收，但是減小Ni層厚度又會讓接觸電阻升高，使得工作電壓也升高， 從而降低發光器件的發光效率。
[0006] 因此，需要一種能夠適用于倒裝和垂直結構P型接觸電極體系，既可以形成良好 的歐姆接觸，也具有良好的粘附性和較高的反射率，同時要與現有LED生產工藝兼容，重復 性好，從而能夠降低生產成本。

【發明內容】

[0007] 本發明的目的在于，提供一種氮化鎵基發光器件的電極體系及其制作方法，本發 明可以增加透射率，提高發光器件的發光效率。
[0008] 本發明提供一種氮化鎵基發光器件，包括：
[0009] -透明襯底；
[0010] -第一半導體層，一有源層和一第二半導體層，所述第一半導體層與第二半導體 層的導電類型相反；
[0011] 一P型接觸層，位于空穴為多數載流子的第一半導體層或第二半導體層的表面， 其為5 - 20A的金屬氧化物導電薄膜；
[0012] -Ag或A1的反射鏡，位于p型接觸層上，所述Ag或A1的反射鏡與p型接觸層直 接接觸；
[0013] -P電極焊盤，在Ag或A1的反射鏡上，由多層金屬組成，多層金屬包含金屬擴散 阻擋層和焊接層。
[0014] 本發明還提供一種氮化鎵基發光二極管芯片，包括：
[0015] -透明襯底；
[0016] 一第一半導體層，有源層和第二半導體層，所述第一半導體層與第二半導體層的 導電類型相反；
[0017] 一P型接觸層，位于空穴為多數載流子的第一半導體層或第二半導體層的表面， 其為5-20A的金屬氧化物導電薄膜；
[0018] -Ag或A1的反射鏡，位于p型接觸層上，所述Ag或A1的反射鏡與p型接觸層直 接接觸；
[0019] -P電極焊盤，在Ag或A1的反射鏡上，由多層金屬組成，多層金屬包含金屬擴散 阻擋層和焊接層；
[0020] 一n型金屬電極，位于暴露出的電子為多數載流子的第一或第二半導體層上；
[0021] 所述n型金屬電極部分覆蓋p電極焊盤，在n型金屬電極與部分覆蓋的p電極焊 盤之間形成由不同碳原子排列結構的多晶或單晶組成的隔離介質層。
[0022] 本發明再提供一種氮化鎵基發光器件的制作方法，其包含如下步驟：
[0023] 一透明襯底；
[0024] 在透明襯底上形成第一半導體層，一有源層和一第二半導體層，所述第一半導體 層與第二半導體層的導電類型相反；
[0025] 在空穴為多數載流子的第一半導體層或第二半導體層的表面形成p型接觸層，其 為5 20A的金屬氧化物導電薄膜；
[0026] 在p型接觸層上形成Ag或A1的反射鏡，所述Ag或A1的反射鏡與p型接觸層直 接接觸；
[0027] 在Ag或A1的反射鏡上形成p電極焊盤，所述p電極焊盤由多層金屬組成，多層金 屬包含金屬擴散阻擋層和焊接層。
[0028] 本發明又提供一種氮化鎵基發光二極管芯片的制作方法，其包括如下步驟：
[0029] 一透明襯底；
[0030] 在透明襯底上形成第一半導體層，有源層和第二半導體層，所述第一半導體層與 第二半導體層的導電類型相反；
[0031] 在空穴為多數載流子的第一半導體層或第二半導體層的表面形成P型接觸層，其 為5-20A的金屬氧化物導電薄膜；
[0032] 在p型接觸層上形成Ag或A1的反射鏡，，所述Ag或A1的反射鏡與p型接觸層直 接接觸；
[0033] 在Ag或A1的反射鏡上形成p電極焊盤，所述p電極焊盤由多層金屬組成，多層金 屬包含金屬擴散阻擋層和焊接層；
[0034] 在暴露出的電子為多數載流子的第一或第二半導體層上形成n金屬電極；
[0035] 所述n型金屬電極部分覆蓋p電極焊盤，在n型金屬電極與部分覆蓋的p電極焊 盤之間形成由不同碳原子排列結構的多晶或單晶組成的隔離介質層。
[0036] 本發明的有益效果是：本發明可以增加透射率，提高發光器件的發光效率。
【附圖說明】
[0037] 為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發明進一步詳細說明，其中：
[0038] 圖1本發明第一實施例所述的發光器件的側視圖；
[0039] 圖2本發明第二實施例所述的發光器件的側視圖；
[0040] 圖3本發明第三實施例所述的發光二極管芯片的側視圖；
[0041] 圖4和圖5本發明第三實施例所示的發光二極管芯片的俯視圖；
[0042]圖6包含本發明第三實施例的發光二極管芯片的倒裝結構發光二極管的側視圖；
[0043]圖7包含本發明第三實施例的發光二極管芯片的薄膜結構發光二極管的側視圖。
【具體實施方式】
[0044] 根據本發明的第一實施例所述的發光器件，如圖1所示。
[0045] 在襯底10上形成AlJriyGahiP'KO彡x彡1，0彡y彡1)外延層，包括第一半導體 層11、有源層12和第二半導體層13,所述第一半導體層11和第二半導體層13的導電類型 不同。
[0046] 以第二半導體層13為p型AlJriyGahiN為例說明。
[0047] 在第二半導體層13上形成p型接觸層141，在所述p型接觸層141上形成反射鏡 142〇
[0048] 所述p型接觸層141由IT0組成（組分為ln203和SnO2)，厚度為5-30A，優選為 10 - 20A，通過濺射或電子束蒸發等方法形成，沉積的速率小于1A/S，優選小于0.5A/S,以 小于等于0.lA/s為最佳。沉積后對ito進行退火，在氧氣或氮氣氛圍中進行，退火溫度為 400-600 °C，優選為450-550 °C，退火時間5-60分鐘。
[0049] 所述反射鏡142為NiAg、AgTi、AlTi或NiAl，優選為AgTi或AlTi，可以是單層Ag 和單層的Ti，也可以是多層的AgTi，NiAg、AgTi、AlTi或NiAl總厚度為500-3000A，通過 電子束蒸發、濺射或熱蒸發形成，形成溫度小于30(TC，優選小于280°C。
[0050] 可選地，在反射鏡142上形成p電極焊盤143,所述p型接觸層141、反射鏡142和 P電極焊盤143共同組成p型電極層14,如圖2所示。所述p電極焊盤143可采用多層金 屬構成，與反射鏡142接觸的底層金屬層優選粘附性較好的金屬，如Cr、Ti、Ni的金屬，最上 層金屬采用Au或A1等金屬，為防止Au和A1的擴散可以在底層金屬層和最上層金屬層之 間插入Pt等阻擋金屬層。優選采用CrPtAu或AlTiAu等金屬體系作為p電極焊盤143。
[0051] 根據本發明的第二實施例，可選地，所述p電極焊盤143完全覆蓋反射鏡142,即p 電極焊盤143覆蓋反射鏡142的側壁，超出反射鏡142的邊緣l-10um，p電極焊盤143的厚 度在1000A-3um，至少要完全包覆反射鏡142,以防止p電極焊盤143圖形化過程損壞反射 鏡142;同時，控制p電極焊盤143的各層材料、厚度選擇以及生長溫度，避免其內部產生較 大的壓應力或拉應力，從而影響反射鏡142與p型接觸層141以至第二半導體層13的接觸 和粘附特性。
[0052] 下面以氮化鎵基發光二極管為例，說明本發明的第三實施例。
[0053]圖3為本發明第三實施例所涉及的發光二極管芯片，既可以是倒裝芯片，也可以 是垂直芯片制作過程中的中間產品，即尚未去除藍寶石襯底的階段。
[0054] 在襯底10上形成AlJriyGahiP'KO l，0<y<1)外延層，包括第一半導體 層11、有源層12和第二半導體層13,所述第一半導體層11和第二半導體層13的導電類型 不同；暴露第一半導體層12的區域20。在第二半導體層13上形成p型電極層14,在區域 20中形