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CN101877377B - 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法 - Google Patents

一种分立发光二极管的外延片及其制造方法 Download PDF

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CN101877377B CN200910107169.6A CN200910107169A CN101877377B CN 101877377 B CN101877377 B CN 101877377B CN 200910107169 A CN200910107169 A CN 200910107169A CN 101877377 B CN101877377 B CN 101877377B
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Abstract

本发明涉及半导体发光领域,提供一种分立发光二极管的外延片及其制造方法。一种分立发光二极管的外延片包括在衬底和外延层之间形成的网格导电层,所述网格导电层具有第二网状结构和在第二网状结构网格中形成用于引出电极的第一网状结构,所述外延层是分立排布在第二网状结构网格中。所述外延片的制造方法包括在暴露于网格导电层之外的衬底上生长一外延层,所述网格导电层是通过光刻工艺得到的。光刻工艺中的光刻胶层具有第二网状结构和分布于第二网状结构网格中的第一网状结构。本发明的分立发光二极管的外延片通过网格导电层可以实现电流垂直于外延层均匀分布,还可以提高晶体质量。

Description

一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体发光器件,尤其涉及一种分立发光二极管的外延片及其制造方法。
背景技术
以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7~6.2eV,覆盖了紫外到红外的广泛的光谱范围,是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。现有的以蓝宝石为衬底的常规GaN基发光器件,如图1所示,其结构为:在一蓝宝石衬底层5的一表面外延生长一层n型GaN层4,n型GaN层4相对于与所述衬底层表面的一面生长一层发光层3,发光层3相对于与所述衬底层5表面的一面生长一层p型GaN层2。在p型GaN层的上表面设置有一p电极1。用蚀刻技术依次将部分p型GaN层2、发光层3除去,露出n型GaN层4。在露出的n型GaN层4的上表面设置有一n电极6。p电极1和n电极6位于蓝宝石衬底5的同一侧。半导体发光器件工作时,电流从p电极1经过p型GaN层2、发光层3、n型GaN层4到达n电极6。由于电流在n型GaN层4中横向流动会造成电流密度分布不均匀。这种电流密度分布不均匀,不利于大电流的注入和发光器件功率的提高。
发光二极管外延普遍采用异质外延生长,常用的衬底有蓝宝石、硅等,直接进行发光二极管外延生长,外延缺陷较多,晶体质量差,影响发光二极管的光电性能和寿命,同时对于大尺寸的衬底容易发生翘曲。市场上主流的衬底尺寸还局限在2英寸和3英寸,不利于LED成本的降低,很大程度上限制了LED的量产和推广。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:
在现有的发光二极管外延片中,工作时电流在n层中横向流过,存在电流密度不均匀的问题,以及,现有技术中,发光二极管外延片的缺陷较多、晶体质量不高的问题。
本发明所采用的主要技术方案是:
一种分立发光二极管的外延片,包括:衬底、外延层,所述外延层为依次形成在衬底表面之上的第一类型半导体层、发光层、第二类型半导体层,其中,在衬底和第一类型半导体层之间还形成有网格导电层,所述网格导电层具有第二网状结构和在第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构,所述外延层是分立排布在第二网状结构网格中,所述第一网状结构具有第一网状结构网格线和电极引出块;其中,所述第一网状结构网格线为与第二网状结构连接的多个不相交的网格线,所述电极引出块与第二网状结构网格线电连接,或者,所述第一网状结构网格线相交形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格线与电极引出块电连接。
本发明还提供了上述外延片的制造方法。所述制造方法,包括如下步骤:
A,提供一衬底;
B,在衬底上生长或沉积一掩膜层;
C,在所述掩膜层上制造网状光刻胶层,所述光刻胶层具有与第二网状结构和分布于第二网状结构网格中的第一网状结构相对应的结构;
D,去除所述光刻胶层露出的掩膜层;
E,去除所述光刻胶层,露出掩膜层,所述露出的掩膜层形成所述网格导电层,所述网格导电层具有第二网状结构和在第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构,所述第一网状结构具有第一网状结构网格线和电极引出块;其中,所述第一网状结构网格线为与第二网状结构连接的多个不相交的网格线,所述电极引出块与第二网状结构网格线电连接,或者,所述第一网状结构网格线相交形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格线与电极引出块电连接;
F,在暴露出的所述衬底上生长一外延层,所述外延层依次为形成于衬底之上的第一类型半导体层、发光层、第二类型半导体层。
本发明采用的技术方案的有益效果:
本发明通过在衬底和外延层之间形成有具有第一网状结构和第二网状结构的网格导电层。外延层分立排布在第二网状结构的网格中,位于第一网状结构导电网格之上。分立的外延层释放了外延层和衬底之间由于晶格失配和热失配引起的应力。第一网状结构还起到横向外延生长掩膜作用,提高了外延层晶体质量。外延层与用于引出电极的第一网状结构间具有良好的欧姆接触,所以,用该外延片制成发光二极管在工作时,电流是垂直均匀流过外延层的,解决了现有技术中的电流密度不均匀的问题。
附图说明
图 1 现有技术中的以蓝宝石为衬底的常规GaN基发光器件的剖面图。
图 2 本发明一实施例的网格导电层的俯视图。
图 3a、3b 本发明实施例的外延片俯视图。
图 4 图3局布放大立体图。
图 5 单个分立发光二极管的外延片的剖面图。
图6a~6f 给出本发明实施例的外延片的制造流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的技术方案清楚便于理解,下面结合附图通过实施例对本发明进行详细的说明。
图2是本发明一实施例网格导电层的俯视图;图3a、3b是本发明实施例的外延片俯视图;图4是图3a局布放大立体图;图5是单个分立发光二极管的外延片的剖面图;图6a~6f给出本发明实施例的外延片的制造流程图。
参照图2,本发明实施例的网格导电层包括三种网状结构,分别为第一网状结构210、第二网状结构220、第三网状结构230。第三网状结构230将衬底表面分成若干区域,每个区域中又分布有第二网状结构220,所述第二网状结构220具有第二网状结构网格和第二网状结构网格线,每个所述第二网状结构网格中形成有用于引出电极的第一网状结构210。所述第二网状结构网格形状为多边形、椭圆形和圆形中的一种。所述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。所述多边形优选包括正三角形、长方形、正方形、菱形、正六边形。所述第二网状结构网格线的平均宽度为5~1000微米。所述第一网状结构210具有第一网状结构网格线211和电极引出块212,所述第一网状结构网格线211的平均宽度为1~20微米。所述电极引出块212具有一正方形区域,所述正方形区域的边长大于第一网状结构网格线的平均宽度。所述第一网状结构网格线211可以是不相交网格线还可以是相交的网格线。所述不相交的第一网状结构网格线可以是曲线也可以是直线,所述电极引出块212与第二网状结构网格线电连接。所述相交的第一网状结构网格线形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格形状是多边形的一种,所述第一网状结构网格线211与电极引出块212电连接,所述电极引出块212位于第二网状结构网格的中心或者某角区域。所述第三网状结构230具有第三网状结构网格线,所述第三网状结构网格线的平均宽度为200~5000微米。网格导电层的第三网状结构230主要用于大尺寸衬底外延生产的,将大尺寸的衬底分成若干小的衬底区域同时独立进行外延生长。在小尺寸衬底外延生产时,网格导电层可以没有第三网状结构。本发明实施例所述大尺寸衬底是指大于3英寸的衬底。
本发明实施例的网格导电层的材料是金属钨、钼、钛、铜、镍、钽、铌、铝、银、铁、钴、锆、钇中的一种或所述金属的合金或者非金属导电材料。所述非金属导电材料包括导电陶瓷、导电环氧树脂等。
本发明实施例的网格导电层的平均厚度为5~5000纳米,可以是单导电层结构还可以是多导电层层叠结构。单层导电层可以是一种金属如镍,也可以是一种金属合金如镍、铜合金,还可以是一种金属参杂如在镍中掺杂有铜金属。多导电层层叠结构是从下到上依次生长或者沉积不同的金属层如铜层、钼层、镍层,可以是两层、三层或者更多;也可以是依次交替生长或沉积的两个金属层如铜层、镍层,这种生长周期可以是两个周期或者更多周期。
参照图3a,图3a是本发明一实施例的分立发光二极管的外延片俯视图,所述分立发光二极管的外延片,包括:衬底、外延层300,其中,在衬底和外延层300之间还形成有网格导电层200,所述网格导电层200具有第二网状结构220和第二网状结构网格中形成的用于引出电极的、起横向外延掩膜作用的第一网状结构,所述外延层300是分立排布在第二网状结构网格中。所述第一网状结构网格线的平均宽度优选5微米,所述第二网状结构网格线的平均宽度优选50微米。所述网格导电层200的平均厚度优选200纳米。本发明实施例中的第二网格结构网格线的平均宽度大于第一网状结构的第一网状结构网格线的平均宽度,优选至少大于2微米。
参照图3b,图3b是本发明另一实施例的分立发光二极管的外延片的俯视图,本实施例与图3a所示实施例的区别点在于导电网格层200除了具有第一网状结构和第二网状结构220还包括第三网状结构230。由于衬底的导热不均匀,在生长外延时会发生翘曲,这种现象在大尺寸的衬底上尤为明显。本实施例通过第三网状结构230将衬底分成若干区域,本实施例分成 9个区域。在每个区域中,由于面积不大,衬底的热量分布相对更均匀,很少会存在翘曲。并且本实施例网格导电层选取的是金属材料,所述金属材料的导热性能良好,进一步解决了整个衬底的热量不均匀的问题。所以在大尺寸的衬底上进行外延生长就相当于同时在9个衬底上进行外延生长。外延层的缺陷会随着外延层在网格导电层处横向生长而改变延伸方向,不能穿过发光层,同时网格导电层可以起到释放外延晶体中的应力作用,所以本发明的实施例的外延片的晶体质量相对现有技术要好。所以本实施例不但实现了在大尺寸的衬底上进行外延生长,还提高了外延的晶体质量。
图4是图3a局布放大立体图,是单个分立发光二极管的外延片的立体图。参照图3a、图4,所述分立发光二极管的外延片,包括衬底100、网格导电层200、外延层300,在衬底100和外延层300之间还形成有网格导电层200,所述网格导电层200具有第二网状结构220和在第二网状结构220的第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构210,所述外延层是分立排布在第二网状结构网格中。所述衬底100是蓝宝石、碳化硅、硅中的一种,本实施例优选蓝宝石作为衬底。所述第一网状结构具有第一网状结构网格线211和电极引出块212,所述电极引出块212引出的电极是第一电极。由于外延层在电极引出块的上面由于晶体结构完全不同而不能生长,所以本实施例的第一电极不用经过刻蚀或其它工艺对外延进行处理就可以直接引出,这样降低了由于电极引出而对外延的破坏,提高了后续芯片的生产良率。所述电极引出块212位于第二网状结构网格中心或者某角区域。当电极引出块212位于第二网状结构网格某角区域,例如图4中所示的第二网状结构网格的右下角,这样结构有利于电极的引出,本实施例优选这种技术方案。本实施例的网格导电层的材料优选钨、镍合金。由于外延层和网格导电层之间由于晶格失配,所以,第一网状结构网格线可以缓冲外延层中的应力,提高晶体质量。本发明实施例的外延制造中选择退火温度大于400℃,网格导电层与外延层进行键合,实现网格导电层与外延层之间欧姆接触。所述键合可以是金属与外延间的金属键合也可以是非金属与外延间的键合。所以本实施例的分立发光二极管的外延片通过网格导电层与外延层之间的金属键合实现了电流从外延层的底部引出(垂直引出),解决了现有技术中的电流水平引出导致的电流密度不均匀的问题。本实施例的第一网状结构网格线211可以反射外延层发出的光,这样被衬底吸收而损耗的光就减少了,提高了外延层的出光效率。
参照图3a、图5,图5是单个分立发光二极管的外延片的剖面图。本实施例的外延片,包括,衬底100,外延层300,所述外延层300为依次形成在衬底100表面之上的第一类型半导体层301、发光层302、第二类型半导体层303,其中,在衬底100和第一类型半导体层301之间还形成有网格导电层200,所述网格导电层200具有第二网状结构220和在第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构210,所述外延层300是分立排布在第二网状结构网格中。进一步,为了进一步提高外延层的晶体质量,本实施例优选在衬底100和外延层300之间形成一外延缓冲层,所述缓冲层是氮化镓、氮化铝和氮化铝镓中的一种。所述外延层是氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)等为主的Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料,本实施例的外延层的材料满足:AlXGaYIn1-X-YN(0≤X≤1,0≤Y≤1,0≤1-X-Y≤1),本实施例优选GaN作为本实施例的外延层材料。本实施例中的第一类型半导体层301为N型GaN层,发光层302为多量子阱GaN层、第二类型半导体层303为P型GaN层。当然本发明实施例还可以选取第一类型半导体层301为P型GaN层,发光层302为多量子阱GaN层、第二类型半导体层303为N型GaN层。但是P型GaN层的接触电阻较N型GaN层高,本实施例优选第一类型半导体层301为N型GaN层。本实施例的网格导电层200具有两层结构,一层为靠近衬底100的金属铝层202,另一层为层叠于金属铝层202之上的金属钨层201。采用网格导电层采用多层结构能够结合两种或者多种材料优势,既可以提高网格导电层与衬底之间的附着力又可以容易实现其与外延层之间的欧姆接触。当然,本发明的网格导电层的结构不仅局限于两层结构,还可以是多层的层叠结构。
图6a~6f 给出本发明实施例的外延片的制造流程图,这些是一系列剖面图,示出了本发明实施例的外延片的制造步骤。现参照图6a~6f,对本发明的外延片的制造方法进行详细说明。上述分立发光二极管的外延片的制造方法包括:
如图6a所示,提供一衬底100,所述衬底是蓝宝石、硅、碳化硅中的一种,本实施例优选蓝宝石作为衬底。
如图6b所示,在衬底100上生长或沉积一掩膜层200。所述生长可以采用分子束外延生长法(MBE法)也可以采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD法)。所述沉积可以选择物理气象衬底如磁控溅射沉积法还可以选择化学气相沉积法。本实施例优选化学气相沉积法生长掩膜层。所述掩膜层的平均厚度为5~5000纳米。本实施例优选掩膜层的平均厚度为200纳米。这样的厚度即能很好的满足工艺要求又能节省成本。所述掩膜层的材料是金属钨、钼、钛、铜、镍、钽、铌、铝、银、铁、钴、锆、钇中的一种或所述金属的合金。所述掩膜层的材料还可以是导电非金属材料,如导电环氧树脂、导电陶瓷等。所述掩膜层可以是单导电层结构还可以是多导电层层叠结构。单导电层可以是一种金属如镍,也可以是一种金属合金如镍、铜合金,还可以是一种金属参杂如在镍中掺杂有铜金属。当然,单导电层还可以是一种导电环氧树脂或者导电陶瓷。多导电层层叠结构是从下到上依次沉积不同的金属层如铜层、钼层、镍层,可以是两层、三层或者更多;也可以是依次交替沉积的两个金属层如铜层、镍层,这种生长周期可以是两个周期或者更多周期。本实施例优选掩膜层沉积为两层导电层层叠结构,一层是沉积在衬底100的上表面的金属铝层202,平均厚度为100纳米;另一层是金属钨层201,平均厚度为100纳米。
如图6c所示,在所述掩膜层200上制作网状光刻胶层400,所述光刻胶层400具有第二网状结构420和分布于第二网状结构的网格中的第一网状结构410。所述第二网状结构420具有第二网状结构网格和第二网状结构网格线,每个所述第二网状结构网格中形成有用于引出电极的第一网状结构410。所述第二网状结构网格形状为多边形、椭圆形和圆形中的一种。所述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等。所述多边形优选包括正三角形、长方形、正方形、菱形、正六边形。所述第二网状结构网格线的平均宽度为5~1000微米。所述第一网状结构410具有第一网状结构网格线411和电极引出块412,所述第一网状结构网格线411的平均宽度为1~20微米。所述第一网状结构网格线411可以是不相交网格线还可以是相交的网格线。所述不相交的第一网状结构网格线可以是曲线也可以是直线,所述电极引出块412与第二网状结构网格线电连接。所述相交的第一网状结构网格线形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格形状是多边形的一种,所述第一网状结构网格线411与电极引出块412电连接,所述电极引出块412位于第二网状结构网格的中心或者某角区域。本实施例优选第二网状结构网格的形状为正方形,第二网状结构网格线的平均宽度为50微米,所述第一网状结构网格的形状为正方形,第一网状结构网格线411的平均宽度优选5微米,电极引出块412位于第二网状结构网格的右下角。所述电极引出块412具有一正方形区域,所述正方形区域的边长大于第一网状结构网格线的平均宽度。
本发明的实施例光刻胶层400还可以有第三网状结构,所述第三网状结构将光刻胶层400分成若干区域,每个区域中具有第二网状结构420,所述第三网状结构具有第三网状结构网格线,所述第三网状结构网格线的平均宽度为200~5000微米。运用具有第一网状结构、第二网状结构、第三网状结构的光刻胶层制作得到的网格导电层主要运用于大尺寸衬底外延生产的。所述第三网状结构将大尺寸的衬底分成若干小的衬底区域同时独立进行外延生长。本发明实施例所述大尺寸衬底是指大于3英寸的衬底。
所述光刻胶层的网状结构通过曝光得到。
如图6d所示,去除所述光刻胶层400露出的掩膜层200。通过干蚀刻或者湿蚀刻将光刻胶层400没有覆盖的掩膜层200除去。本实施例优选用于湿蚀刻法将相应掩膜层除去。
如图6e所示,去除所述光刻胶层,露出掩膜层200,所述露出的掩膜层200在衬底100上表面形成网格导电层200;所述网格导电层的网状结构与所述光刻胶层是一致的。
如图6f所示,在暴露出的所述外延衬底100上生长一外延层300,所述外延层300依次为形成于衬底100之上的第一类型半导体层、发光层、第二类型半导体层。本实施例的外延采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD法)生长,通过控制反应腔内的压强、温度、气流量比例和反应时间实现不同尺寸的外延横向生长。本实施例的外延生长,退火温度选择大于400℃。由于所述外延层材料与网格导电层的材料间存在晶格失配,所以外延层材料很难在网格导电层上面生长,但是由于第一网状结构网格线的平均宽度不超过20微米,外延层材料会在紧挨着第一网状结构网格线的上表面生长连接在一起,但是在电极引出块212或者第二网状结构网格线200处,外延层材料很难生长连接在一起,所以外延层材料不会完全覆盖电极引出块212和第二网状结构网格线200。
所述外延层是氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)等为主的Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料,本实施例的外延层的材料满足:AlXGaYIn1-X-YN(0≤X≤1,0≤Y≤1,0≤1-X-Y≤1),本实施例优选GaN作为本实施例的外延层材料。本实施例中的第一类型半导体层为N型GaN层,发光层为多量子阱GaN层、第二类型半导体层为P型GaN层。当然本发明实施例还可以选取第一类型半导体层为P型GaN层,发光层为多量子阱GaN层、第二类型半导体层为N型GaN层。但是P型GaN层的接触电阻较N型GaN层高,所以本实施例优选第一类型半导体层为N型GaN层。为了进一步改善外延层的晶体质量,本实施例优选在衬底100和外延层300之间生长一外延缓冲层,所述缓冲层是氮化镓、氮化铝、氮化铝镓中的一种。
使用本发明实施例的外延片制造方法得到的外延片具有如下优点:
一、    外延层的横向生长被第二网状结构网格线中断,释放外延层由于晶格失配和热失配引起的应力,第一网状结构起到外延横向生长掩膜作用,能有效抑制位错延伸到发光层,同时第一网状结构网格线也能有效释放外延层由于晶格失配和热失配引起的应力,有效提高外延体质量。由于外延层只生长在第二网状结构网格中,所以单个分立的外延层所对应的衬底的温度相对均匀,也有利于改善生长于其上的外延层的晶体质量。
二、    本发明实施例选择退火温度大于400℃,网格导电层与外延层之间会以键合形式连接在一起,这种键合会使网格导电层与外延层之间产生良好的欧姆接触。所述键合可以是金属键合还可以是非金属键合。网格导电层与外延层的欧姆接触可以实现电流垂直均匀流动,解决了现有技术中由于电流横向流动产生的电流密度不均匀的问题。
三、    电极引出块上面由于没有或者没有完全被外延层覆盖,所以本发明实施例的电极可以直接引出不用像现有技术那样对外延层进行进一步处理电极才可以引出。这样降低了由于电极引出而对外延的破坏,提高了后续芯片的生产良率。
四、    本发明实施例的网格导电层具有第一网状结构、第二网状结构或者具有第一网状结构、第二网状结构、第三网状结构,可以实现大尺寸衬底的外延生长。
五、    本发明实施例的外延层和衬底之间具有第一网状结构网格线,所述第一网状结构网格线可以反射外延层发出的光,这样被衬底吸收而损耗的光就减少了,提高了外延层的出光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种分立发光二极管的外延片,包括:衬底、外延层,所述外延层为依次形成在衬底表面之上的第一类型半导体层、发光层、第二类型半导体层,其特征在于,在衬底和第一类型半导体层之间还形成有网格导电层,所述网格导电层具有第二网状结构和在第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构,所述外延层是分立排布在第二网状结构网格中,所述第一网状结构具有第一网状结构网格线和电极引出块;其中,所述第一网状结构网格线为与第二网状结构连接的多个不相交的网格线,所述电极引出块与第二网状结构网格线电连接,或者,所述第一网状结构网格线相交形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格线与电极引出块电连接。
2.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述外延层与衬底之间还形成有缓冲层。
3.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述网格导电层的平均厚度为5~5000纳米。
4.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述网格导电层的材料是金属钨、钼、钛、铜、镍、钽、铌、铝、银、铁、钴、锆、钇中的一种或所述金属的合金。
5.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述网格导电层的材料是非金属导电材料。
6.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述网格导电层是单导电层结构或者多导电层层叠结构。
7.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述第二网状结构网格的形状为多边形、椭圆形和圆形中的一种。
8.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述第二网状结构具有第二网状结构网格线,所述第二网状结构网格线平均线宽为5~1000微米。
9.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述电极引出块位于第二网状结构网格的中心或者某角区域。
10.根据权利要求1所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述网格导电层还具有第三网状结构,所述第三网状结构将衬底表面区域分成若干块,每块区域里面分布有第二网状结构。
11.根据权利要求10所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述第三网状结构具有第三网状结构网格线,所述第三网状结构网格线平均宽度为200~5000微米。
12.根据权利要求1或9所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,第一网状结构网格线平均线宽是1~20微米。
13.根据权利要求1至11任一项所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述第一类型为N型。
14.根据权利要求1至11任一项所述的分立发光二极管的外延片,其特征在于,所述第一类型为P型。
15.权利要求1所述的分立发光二极管的外延片的制造方法,其特征在于,包括步骤:
A,提供一衬底;
B,在衬底上生长或沉积一掩膜层;
C,在所述掩膜层上制造网状光刻胶层,所述光刻胶层具有与第二网状结构和分布于第二网状结构网格中的第一网状结构相对应的结构;
D,去除所述光刻胶层露出的掩膜层;
E,去除所述光刻胶层,露出掩膜层,所述露出的掩膜层形成所述网格导电层,所述网格导电层具有第二网状结构和在第二网状结构网格中形成的用于引出电极的第一网状结构,所述第一网状结构具有第一网状结构网格线和电极引出块;其中,所述第一网状结构网格线为与第二网状结构连接的多个不相交的网格线,所述电极引出块与第二网状结构网格线电连接,或者,所述第一网状结构网格线相交形成有第一网状结构网格,所述第一网状结构网格线与电极引出块电连接;
F,在暴露出的所述衬底上生长一外延层,所述外延层依次为形成于衬底之上的第一类型半导体层、发光层、第二类型半导体层。
16.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,步骤F中,在生长外延层之前,生长一层缓冲层。
17.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,所述掩膜层的平均厚度是5~5000纳米。
18.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,所述掩膜层是单导电层结构或者多导电层层叠结构。
19.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,所述电极引出块位于第二网状结构网格的中心或者某角区域。
20.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,所述第二网状结构具有第二网状结构网格线,所述第二网状结构网格线平均线宽为5~1000微米;所述第二网状结构网格的形状为多边形、椭圆形和圆形中的一种。
21.根据权利要求15所述的制造方法,其特征在于,所述光刻胶层还具有第三网状结构,所述第三网状结构将衬底表面区域分成若干块,每块区域里面分布有第二网状结构。
22.根据权利要求21所述的制造方法,其特征在于,所述第三网状结构具有第三网状结构网格线,所述第三网状结构网格线平均宽度为200~5000微米。
23.根据权利要求15或者19所述的制造方法,其特征在于,第一网状结构网格线平均线宽是1~20微米。
24.根据权利要求15至22任一项所述的制造方法,其特征在于,所述第一类型为N型。
25.根据权利要求15至22任一项所述的制造方法,其特征在于,所述第一类型为P型。 
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101877377B (zh) 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
US20120267658A1 (en) * 2011-04-20 2012-10-25 Invenlux Limited Large-area light-emitting device and method for fabricating the same
CN103855179A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 孙润光 一种无机发光二极管显示器件结构
CN104538523B (zh) * 2015-01-09 2018-02-02 南京大学 一种改善电流扩展的半导体器件
KR102746085B1 (ko) 2019-06-24 2024-12-26 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 및 디스플레이 장치
CN112670386B (zh) * 2020-12-31 2022-09-20 深圳第三代半导体研究院 一种发光二极管及其制造方法
CN112614921A (zh) * 2020-12-31 2021-04-06 深圳第三代半导体研究院 一种发光二极管及其制造方法
CN116364825A (zh) * 2023-06-01 2023-06-30 江西兆驰半导体有限公司 复合缓冲层及其制备方法、外延片及发光二极管

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058918A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Murata Mfg Co Ltd 半導体発光素子
CN1429401A (zh) * 2000-03-14 2003-07-09 丰田合成株式会社 用于制造ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法以及ⅲ族氮化物系化合物半导体器件
CN1571175A (zh) * 2003-07-16 2005-01-26 璨圆光电股份有限公司 选择性成长的发光二极管结构
CN1632958A (zh) * 2005-01-10 2005-06-29 金芃 新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管及其生产工艺
CN1697205A (zh) * 2005-04-15 2005-11-16 南昌大学 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法
CN1881631A (zh) * 2005-06-16 2006-12-20 Lg电子株式会社 制造发光二极管的方法
CN101192635A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 杭州士兰明芯科技有限公司 网格状分立的发光二极管外延片及其制造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2200071B1 (en) * 1997-10-30 2012-01-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN single crystal substrate and method of making the same using homoepitaxy
JP3587081B2 (ja) * 1999-05-10 2004-11-10 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体の製造方法及びiii族窒化物半導体発光素子
EP1104031B1 (en) * 1999-11-15 2012-04-11 Panasonic Corporation Nitride semiconductor laser diode and method of fabricating the same
US6355497B1 (en) * 2000-01-18 2002-03-12 Xerox Corporation Removable large area, low defect density films for led and laser diode growth
JP2002016311A (ja) * 2000-06-27 2002-01-18 Sharp Corp 窒化ガリウム系発光素子
JP4055503B2 (ja) * 2001-07-24 2008-03-05 日亜化学工業株式会社 半導体発光素子
DE10252060B4 (de) * 2002-11-08 2006-10-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterschichten
US7148075B2 (en) * 2004-06-05 2006-12-12 Hui Peng Vertical semiconductor devices or chips and method of mass production of the same
US7534633B2 (en) * 2004-07-02 2009-05-19 Cree, Inc. LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same
US20060151801A1 (en) * 2005-01-11 2006-07-13 Doan Trung T Light emitting diode with thermo-electric cooler
US7572572B2 (en) * 2005-09-01 2009-08-11 Micron Technology, Inc. Methods for forming arrays of small, closely spaced features
KR100780233B1 (ko) * 2006-05-15 2007-11-27 삼성전기주식회사 다중 패턴 구조를 지닌 반도체 발광 소자
TWI304278B (en) * 2006-06-16 2008-12-11 Ind Tech Res Inst Semiconductor emitting device substrate and method of fabricating the same
CN101276863B (zh) * 2007-03-29 2011-02-09 晶元光电股份有限公司 发光二极管及其制造方法
KR100901822B1 (ko) * 2007-09-11 2009-06-09 주식회사 실트론 질화갈륨 성장용 기판 및 질화갈륨 기판 제조 방법
JP4892445B2 (ja) * 2007-10-01 2012-03-07 昭和電工株式会社 半導体発光素子および半導体発光素子の製造方法
KR101449035B1 (ko) * 2008-04-30 2014-10-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자
JP5167974B2 (ja) * 2008-06-16 2013-03-21 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法
KR101327659B1 (ko) 2008-12-30 2013-11-12 에릭슨 엘지 주식회사 무선 통신 상향 링크 통신 방법
CN101877377B (zh) 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
KR101713913B1 (ko) * 2010-07-13 2017-03-10 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 및 그 제조방법과, 그를 포함하는 액정표시장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000058918A (ja) * 1998-08-07 2000-02-25 Murata Mfg Co Ltd 半導体発光素子
CN1429401A (zh) * 2000-03-14 2003-07-09 丰田合成株式会社 用于制造ⅲ族氮化物系化合物半导体的方法以及ⅲ族氮化物系化合物半导体器件
CN1571175A (zh) * 2003-07-16 2005-01-26 璨圆光电股份有限公司 选择性成长的发光二极管结构
CN1632958A (zh) * 2005-01-10 2005-06-29 金芃 新型垂直结构的氮化镓基半导体发光二极管及其生产工艺
CN1697205A (zh) * 2005-04-15 2005-11-16 南昌大学 在硅衬底上制备铟镓铝氮薄膜及发光器件的方法
CN1881631A (zh) * 2005-06-16 2006-12-20 Lg电子株式会社 制造发光二极管的方法
CN101192635A (zh) * 2006-11-24 2008-06-04 杭州士兰明芯科技有限公司 网格状分立的发光二极管外延片及其制造方法

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Publication number Publication date
EP2446485A4 (en) 2013-01-09
WO2010124640A1 (en) 2010-11-04
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