[發明專利]高亮度氮化鎵基發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201010170914.4
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN101859859A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 林素慧;彭康偉;劉傳桂;林科闖;鄭建森
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01L33/46
• 代理公司: 廈門原創專利事務所 35101
• 代理人: 徐東峰

技術領域

本發明涉及氮化鎵基發光二極管，尤其是一種高亮度氮化鎵基發光二極管及其制備方法。

背景技術

目前，藍綠光LED使用的都是基于GaN的III-V族化合物半導體材料；由于GaN基LED外延片的P-GaN層空穴濃度小，且P型層厚度要小于0.3μm，絕大部分發光從P型層透出，而P型層不可避免地對光有吸收作用，導致LED芯片外量子效率不高，大大降低了LED的發光效率。采用ITO層作為電流擴展層的透射率較高，但導致LED電壓要高一些，壽命也受到影響。另外，在外加電壓下，由于存在電流擴散不均勻，一些區域電流密度很大，影響LED壽命。總之，在外部量子效率方面，現有的GaN基LED還是顯得不足，一方面與電流非均勻分布有關，另一方面則是與當光發射至電極會被電極本身所吸收有關。

為此，改善LED發光效率的研究較為活躍，主要技術有采用圖形襯底技術、分布電流阻隔層(也稱電流阻擋層)、分布布拉格反射層(英文為DistributedBragg?Reflector，簡稱DBR)結構、透明襯底、表面粗化、光子晶體技術等。其中采用分布電流阻隔層提高LED發光效率，目前一般常見的做法是在P電極底下鍍絕緣材料，如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)等(參見文獻C?Huh，J?MLee，D?J?Kim，et?al.Improvement?in?light-output?efficiency?of?InGaN/GaNmultiple-quantum?well?light-emitting?diodes?by?current?blocking?layer[J].J.Appl.Phys.，2002，92(5)：2248-2250)；但由于電極材料為金屬，當光從多重量子阱發出來，到達電極時仍會有約10％的光損失。

中國發明專利申請(CN101510580A)公開了一種具有電流阻擋層的發光二極管，包括襯底，形成于襯底的正面上的N型半導體材料層，形成于N型半導體材料層上的發光層，形成于發光層上的P型半導體材料層，形成于P型半導體材料層上的透明電極層，形成于透明電極層上的陽極金屬電極焊線層和形成于N型半導體材料層上陰極金屬電極焊線層，形成于陽極金屬電極焊線層、陰極金屬電極焊線層上的焊線，在透明電極層與P型半導體材料層之間，陽極金屬電極焊線層下方對應的局部位置上，形成有電流阻擋層；該發明利用電流阻擋層減少晶片電極下方的電流積聚，減少電極對光的吸收，但由于該電流阻擋層未能充分地把光反射出來，使得出光效率提高受限。

發明內容

為解決上述發光二極管的所存在的問題，本發明旨在提供一種高亮度氮化鎵基發光二極管及其制備方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：高亮度氮化鎵基發光二極管，其特征在于：在襯底上外延一由N型GaN層、發光層、P型GaN層構成的外延層；第一分布布拉格反射層，形成于外延層第一區域上；第二分布布拉格反射層，形成于外延層第二區域上；導電層形成于第一分布布拉格反射層上且覆蓋于外延層第一區域；P電極形成于導電層上；N電極形成于第二分布布拉格反射層上且覆蓋至N型GaN層上；其中第一分布布拉格反射層位于P電極正下方，且第一分布布拉格反射層圖案面積大于或者等于P電極的圖案面積。

上述高亮度氮化鎵基發光二極管的制備方法，其步驟是：

1)先在襯底上依次生長由N型GaN層、發光層和P型GaN層構成的外延層；

2)在上述P型GaN層上鍍有分布布拉格反射層；

3)用光刻膠在分布布拉格反射層上制備掩模圖形；

4)采用蝕刻工藝，將光刻膠掩模的圖形轉移到分布布拉格反射層上；

5)清洗襯底，去除殘留的光刻膠，將分布布拉格反射層劃分為第一分布布拉格反射層和第二分布布拉格反射層，第一分布布拉格反射層所在的區域稱為外延層第一區域，第二分布布拉格反射層所在的區域稱為外延層第二區域；

6)在第一分布布拉格反射層上制作導電層并覆蓋于外延層第一區域；

7)對外延層第二區域內的第二分布布拉格反射層周圍進行非等向性刻蝕至N型GaN層；

8)在導電層上制作P電極；

9)在外延層第二區域內的第二分布布拉格反射層上制作N電極并覆蓋至N型GaN層；

10)清洗并分割，即得高亮度氮化鎵基發光二極管。