[發(fā)明專利]發(fā)光二極管及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110117114.0
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102185068A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖德元;王津洲
• 申請（專利權(quán)）人: 西安神光安瑞光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/24;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管由于具有壽命長、能耗低等優(yōu)點，應(yīng)用于各種領(lǐng)域，尤其隨著其照明性能指標(biāo)日益大幅提高，發(fā)光二極管在照明領(lǐng)域常用作發(fā)光裝置。其中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體由于具有帶隙寬、發(fā)光效率高、電子飽和漂移速度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點，在高亮度光電子器件領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力，引起了人們的廣泛關(guān)注。

請參閱圖1，圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)光二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述發(fā)光二極管包括襯底11、緩沖層(buffer?layer)12、N型接觸層(N?contact?layer)13、N型覆蓋層(N?active?layer)14、有源層(light?emitting?layers)15、P型覆蓋層(P?active?layer)16、P型接觸層(P?contact?layer)17、與所述P型接觸層17連接的正電極18以及與所述N型接觸層13連接的負(fù)電極19。所述發(fā)光二極管是雙異質(zhì)(Double?Heterogeneous，DH)結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其中異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括：N型覆蓋層14、有源層15和P型覆蓋層16。所述有源層15為所述發(fā)光二極管的發(fā)光層。所述N型覆蓋層14為N型摻雜氮化鎵層，所述P型覆蓋層16為P型摻雜氮化鎵層。類似的，美國專利US?5777350也公布了一種氮化物半導(dǎo)體發(fā)光器件。

然而，由于氮化鎵體單晶很難獲得，所以，目前氮化鎵材料的生長主要通過在藍(lán)寶石(Sapphire，AL₂O₃)襯底上進(jìn)行異質(zhì)外延的手段獲得，最主要的外延生長技術(shù)有金屬氧化物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)以及鹵化物氣相外延(HVPE)等。由于藍(lán)寶石襯底與氮化鎵外延層存在很大的晶格失配(lattice?mismatch)和熱脹失配，所以不可避免地會在氮化鎵外延層中引入大量的位錯(dislocation)。

美國北卡羅來納州立大學(xué)(NCSU)的研究人員最近提出了一種新的氮化鎵生長方法，如圖2到圖4所示。首先，在藍(lán)寶石襯底21上依次形成緩沖層22和氮化鎵層23，所示氮化鎵層23中存在大量位錯24，如圖2所示。然后，采用無掩膜感應(yīng)耦合等離子反應(yīng)刻蝕(matchless?inductively?coupled?plasma-reactiveion?etching)的方式刻蝕所述氮化鎵層23，使得所述氮化鎵層23在鄰近所述藍(lán)寶石襯底21處形成納米線(nanowires)25，如圖3所示。采用外延生長技術(shù)(epitaxial?overgrowth)，在所述氮化鎵層23表面再生長外延氮化鎵層26以覆蓋所述納米線25，由所述氮化鎵層23和外延氮化鎵層26形成的氮化鎵層在鄰近所述藍(lán)寶石襯底21處形成空穴(void)27。由于所述空穴27的存在，所述氮化鎵層中的位錯被吸收(dislocation?trapping)，從而降低了所述氮化鎵層的位錯密度(dislocation?density)，有利于提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠增加發(fā)光面積的發(fā)光二極管。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述發(fā)光二極管的制備方法。

一種發(fā)光二極管，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層，覆蓋所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的有源層，覆蓋所述有源層的第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層，所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層鄰近所述有源層的一側(cè)的表面形成有多個凸起，所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層具有相反摻雜類型。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述發(fā)光二極管還包括襯底和設(shè)置于所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層與所述襯底之間的緩沖層。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述發(fā)光二極管還包括覆蓋所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層的接觸層。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層為N型摻雜氮化鎵層或者N型摻雜氮化鋁鎵層，所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層為P型摻雜氮化鎵層或者P型摻雜氮化鋁鎵層。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述凸起的側(cè)面與所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層的垂直方向的夾角范圍是0到45度。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述凸起為柱形凸起。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述有源層為單一量子阱結(jié)構(gòu)或多層量子阱結(jié)構(gòu)。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述量子阱結(jié)構(gòu)包含兩種或兩種以上不同能帶隙的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

上述發(fā)光二極管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述有源層包括層疊設(shè)置的氮化銦鎵層和氮化鎵層。