專利名稱：銦鎵鋁氮發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，尤其是涉及一種銦鎵鋁氮(InxGayAl1-x-yN，0＜＝x＜＝1，0＜＝y(tǒng)＜＝1)發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光器件是一類重要的半導(dǎo)體元器件，具有廣泛的用途。例如半導(dǎo)體發(fā)光二極管，常用于指示燈，信號牌，交通信號燈等。近年來開發(fā)出來的銦鎵鋁氮發(fā)光二極管則進(jìn)一步把發(fā)光二極管的應(yīng)用拓寬到了照明領(lǐng)域。為了用半導(dǎo)體發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)通用照明的目標(biāo)，必須提高現(xiàn)有發(fā)光二極管的效率。圖1是一種典型的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為襯底，2為半導(dǎo)體外延疊層，3為引線電極，4為電極引線，一般引線電極3與半導(dǎo)體外延疊層2之間要形成歐姆接觸。另有一個(gè)電極在襯底背面。工作時(shí)，電流從電極引線4引入，經(jīng)引線電極3注入半導(dǎo)體外延疊層2，在疊層中發(fā)光，然后經(jīng)背面電極流出。半導(dǎo)體外延疊層2中的發(fā)光從上表面射出(向下發(fā)射的光經(jīng)反射后也從上表面射出)。由圖可看出，由于引線4的存在，將把位于其正下方的外延疊層的部分發(fā)光擋住而不能射出到器件外，因此將降低發(fā)光器件的出光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銦鎵鋁氮發(fā)光器件，該器件可以避免或減小由于電極引線擋光而引起的出光損失，具有更高的出光效率。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括襯底，層疊于襯底之上的半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層中至少包括一個(gè)N型層和一個(gè)P型層，層疊于所述半導(dǎo)體疊層之上的引線電極，所述引線電極的引線，特征是所述的半導(dǎo)體疊層中至少N型層或至少P型層具有一空缺，該空缺位于所述引線電極的引線的正下方。
本發(fā)明還的另一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，包括一個(gè)具有主面和背面的導(dǎo)電襯底，層疊于所述導(dǎo)電襯底主面之上的粘接金屬層，層疊于所述粘接金屬層之上的反射/歐姆金屬層，層疊于所述反射/歐姆金屬層之上的半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層中至少包含一個(gè)N型層和一個(gè)P型層，層疊于所述半導(dǎo)體疊層之上的引線電極，所述引線電極的引線，特征是所述的反射/歐姆金屬層具有一空缺，且該空缺位于所述引線電極的引線的正下方。
本發(fā)明的一種技術(shù)方案中所述空缺形成于半導(dǎo)體外延疊層中，將電極引線下方的半導(dǎo)體外延疊層去除后，不會有電流通過空缺，也沒有發(fā)光，這樣在注入同樣大小的電流時(shí)，其余區(qū)域的電流密度就增加了，而空缺區(qū)域的發(fā)光不會被引線擋住，器件的出光效率就可以得到提高?？杖奔瓤梢源┩杆袑?，也可以只形成在N層或只形成在P層，其效果是為了不形成P-N結(jié)。為了防止短路或漏電，半導(dǎo)體外延疊層被去除而留下的空缺可以用絕緣材料填充。所述絕緣材料可以是二氧化硅、氮化硅或三氧化二鋁。優(yōu)選是氮化硅。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案中，空缺可以形成于反射/歐姆金屬層中。在這一方案中半導(dǎo)體外延疊層與襯底之間具有金屬粘接層和反射/歐姆金屬層。由于半導(dǎo)體外延層很薄，一般只有幾微米，電流在半導(dǎo)體外延層內(nèi)橫向擴(kuò)展較為困難，因此電流的橫向擴(kuò)展受反射/歐姆金屬層控制，在本發(fā)明中電極引線正下方對應(yīng)的反射/歐姆金屬層被去除而形成一空缺，由于該區(qū)域沒有形成歐姆接觸，也就只有很小的電流通過，因此基本沒有發(fā)光。電流基本全部從不會被引線擋住出光的區(qū)域流過而發(fā)光，因這些區(qū)域的電流密度被加大，器件的出光效率增加，反射/歐姆金屬層的空缺中也可以填充一種絕緣材料或?qū)щ姷慌c所述半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸的材料，而進(jìn)一步阻止電流通過。所述絕緣材料可以是二氧化硅、氮化硅或三氧化二鋁。優(yōu)選是氮化硅。導(dǎo)電材料可以是金、鉻等。
其中所述半導(dǎo)體疊層或反射/歐姆金屬層的空缺的面積大小可以依據(jù)實(shí)際操作情況來具體設(shè)定，優(yōu)選空缺面積是引線電極的引線在襯底上投影的面積的0.5倍到2倍。
所述半導(dǎo)體疊層可以是銦鎵鋁氮(InxGayAl1-x-yN，0＜＝x＜＝1，0＜＝y(tǒng)＜＝1)材料、銦鎵鋁磷(InxGayAl1-x-yP，0＜＝x＜＝1，0＜＝y(tǒng)＜＝1)材料，以及銦鎵鋁砷(InxGayAl1-x-yAs，0＜＝x＜＝1，0＜＝y(tǒng)＜＝1)等形成，優(yōu)選半導(dǎo)體疊層是由銦鎵鋁氮(InxGayAl1-x-yN，0＜＝x＜＝1，0＜＝y(tǒng)＜＝1)材料形成。
所述導(dǎo)電襯底是常用的半導(dǎo)體材料和金屬材料，優(yōu)選是硅襯底，砷化鎵，藍(lán)寶石。
因此本發(fā)明具有可以避免或減小由于電極引線擋光而引起的出光損失，具有更高的出光效率的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是一種傳統(tǒng)的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。1為襯底，2為半導(dǎo)體外延疊層，3為P型電極，4為P型電極引線。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。1為襯底，2為半導(dǎo)體外延疊層，3為P型電極，4為P型電極引線，5為半導(dǎo)體外延疊層中的空缺。其中空缺5位于P型電極引線4的正下方，穿透所有外延層，空缺中填有二氧化硅。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。1為襯底，2為半導(dǎo)體外延疊層，3為P型電極，4為P型電極引線，5為半導(dǎo)體外延疊層中的空缺，6為N型電極。其中空缺5位于電極引線4的正下方只穿透P型層和發(fā)光層，空缺中填有氮化硅。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。1為襯底，2為半導(dǎo)體外延疊層，3為N型電極，4為N型電極引線，6為反射/歐姆金屬層，7為金屬粘接層。
圖5是圖4中反射/歐姆金屬層6的平面視圖。圖中5為反射/歐姆金屬層中的空缺。
具體實(shí)施例方式下面用3個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明的方法進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1參照圖2。把一個(gè)砷化鎵襯底1清洗干凈，放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中。依照一種文獻(xiàn)公開的方法，沉積銦鎵鋁磷疊層2結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括N型層，多量子阱發(fā)光層和P型層。外延層沉積完成后，通過ICP刻蝕，把圖2中5所示的區(qū)域刻除以形成一空缺，該空缺穿過所有外延層。使用磁控濺射和光刻工藝在空缺中形成二氧化硅填充層。然后在P型層上形成一個(gè)P型歐姆電極3，在襯底背面形成一個(gè)N型歐姆電極。把外延片切割形成獨(dú)立的芯片。把芯片固定在封裝支架中，在空缺5的正上方引一根金線即P型電極引線4到P型電極上。最后用環(huán)氧樹脂封裝成型。
實(shí)施例2參照圖3。把一個(gè)藍(lán)寶石襯底1清洗干凈，放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中。依照一種文獻(xiàn)公開的方法，沉積銦鎵鋁氮疊層2結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括N型層，多量子阱發(fā)光層和P型層。外延層沉積完成后，通過ICP刻蝕，把圖3中5所示的區(qū)域刻除以形成一空缺，該空缺穿過P型層。同時(shí)把正方形芯片的一個(gè)角刻除一扇形區(qū)域至暴露N型層。使用磁控濺射和光刻工藝在空缺中形成二氧化硅填充層。然后在P型層上形成一個(gè)P型歐姆電極3，在暴露的N型層上形成一個(gè)N型歐姆電極。把外延片切割形成獨(dú)立的芯片。把芯片固定在封裝支架中，在空缺5的正上方引一根金線即P型電極引線4到P型電極3上，從N型層暴露層上方引另一根金線到N型電極上。最后用環(huán)氧樹脂封裝成型。
實(shí)施例3參照圖4，圖5。把一個(gè)硅生長襯底1清洗干凈，放入化學(xué)氣相沉積設(shè)備中。依照一種文獻(xiàn)公開的方法，沉積銦鎵鋁氮疊層2結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括N型層，多量子阱發(fā)光層和P型層。外延層沉積完成后，在P型層上蒸發(fā)一鉑反射/歐姆層6。通過光刻和腐蝕，把圖5中5所示的區(qū)域的鉑刻除以形成空缺。然后在鉑層上蒸發(fā)一金屬粘接層7。把外延片粘接到另外一個(gè)硅襯底然后把硅生長襯底腐蝕去除。在P型層上形成一個(gè)P型電極，在硅襯底背面形成一個(gè)N型電極3。把外延片切割形成獨(dú)立的芯片。把芯片固定在封裝支架中，在空缺5的正上方焊上如圖4中4所示的十字型焊條引線即N型電極引線4。最后用環(huán)氧樹脂封裝成型。
權(quán)利要求
1.一種銦鎵鋁氮發(fā)光器件，包括-襯底；-層疊于襯底之上的半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層中至少包括一個(gè)N型層和一個(gè)P型層；-層疊于所述半導(dǎo)體疊層之上的引線電極；-所述引線電極的引線；其特征在于其中所述的半導(dǎo)體疊層中至少N型層或至少P型層具有一空缺，該空缺位于所述引線電極的引線的正下方。
2.如權(quán)利要求1所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述半導(dǎo)體疊層的空缺的面積是引線電極的引線在襯底上投影的面積的0.5倍到2倍。
3.如權(quán)利要求1所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的空缺中填有一種絕緣材料。
4.如權(quán)利要求1所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的半導(dǎo)體疊層由銦鎵鋁氮材料形成。
5.如權(quán)利要求1所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的襯底為硅襯底。
6.一種銦鎵鋁氮發(fā)光器件，包括-一個(gè)具有主面和背面的導(dǎo)電襯底；-層疊于所述導(dǎo)電襯底主面之上的粘接金屬層；-層疊于所述粘接金屬層之上的反射/歐姆金屬層；-層疊于所述反射/歐姆金屬層之上的半導(dǎo)體疊層，該半導(dǎo)體疊層中至少包含一個(gè)N型層和一個(gè)P型層；-層疊于所述半導(dǎo)體疊層之上的引線電極；-所述引線電極的引線；其特征在于其中所述的反射/歐姆金屬層具有一空缺，且該空缺位于所述引線電極的引線的正下方。
7.如權(quán)利要求6所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述反射/歐姆金屬層的空缺的面積是引線電極的引線在襯底上投影的面積的0.5倍到2倍。
8.如權(quán)利要求6所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的空缺中填有一種絕緣材料或?qū)щ姷慌c所述半導(dǎo)體疊層形成歐姆接觸的材料。
9.如權(quán)利要求6所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的半導(dǎo)體疊層由銦鎵鋁氮材料形成。
10.如權(quán)利要求6所述的銦鎵鋁氮發(fā)光器件，其特征在于所述的導(dǎo)電襯底為硅襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銦鎵鋁氮發(fā)光器件，它包括襯底、半導(dǎo)體疊層、引線電極和電極引線，半導(dǎo)體疊層中至少包括一個(gè)N型層和一個(gè)P型層，特征是在半導(dǎo)體疊層中至少N型層或至少P型層具有一空缺，該空缺位于所述引線電極的引線的正下方；或包括一個(gè)具有主面和背面的導(dǎo)電襯底，依次在襯底主面向上層疊的粘接金屬層、反射/歐姆金屬層、半導(dǎo)體疊層、引線電極和電極引線，該半導(dǎo)體疊層中至少包含一個(gè)N型層和一個(gè)P型層，特征是所述的反射/歐姆金屬層具有一空缺，且該空缺位于所述引線電極的引線的正下方。本發(fā)明的電極引線的下方半導(dǎo)體層不發(fā)光，因此可以消除因引線擋光而導(dǎo)致的光損失，提高發(fā)光器件的出光效率。
文檔編號H01L33/32GK1770485SQ200510030320
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者王立, 江風(fēng)益, 方文卿 申請人:南昌大學(xué)