[發明專利]發光二極管及其制造方法

無效

• 申請號: 201110172425.7
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102222745A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 張汝京;肖德元;程蒙召
• 申請（專利權）人: 映瑞光電科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體發光領域，特別是涉及一種發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)及其制造方法。

背景技術

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

請參閱圖1，圖1是一種現有技術的發光二極管的剖面結構示意圖。所述發光二極管包括襯底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連接的負電極19。所述發光二極管是雙異質(Double?Heterogeneous，DH)結構的發光二極管，其中雙異質結構包括：N型覆蓋層14、有源層15和P型覆蓋層16。所述有源層15為所述發光二極管的發光層。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體發光器件。

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寶石(Sapphire，AL₂O₃)襯底上進行異質外延的手段獲得，最主要的外延生長技術有金屬氧化物化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)以及鹵化物氣相外延(HVPE)等。但是，由于藍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)，一般地，氮化鎵外延層位錯的密度高達10¹⁰/cm²，降低了器件的內量子效率。

發明內容

本發明提供一種發光二極管及其制造方法，以提高發光二極管的內量子效率和外量子效率，增加發光二極管的發光強度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種發光二極管，包括：襯底；形成于所述襯底上的緩沖層；形成于所述緩沖層上的第一導電半導體層、有源層以及第二導電半導體層，所述第一導電半導體層與所述第二導電半導體層具有相反摻雜類型；其中，所述襯底鄰近所述緩沖層的一側表面形成有多個凹槽，位于所述溝槽內的緩沖層中形成有空洞。

可選的，在所述的發光二極管中，所述凹槽的高寬比大于或等于1.2∶1。所述凹槽的高度為1～3μm，所述凹槽的寬度為1～2μm，所述凹槽的長度為1～10μm。所述凹槽的密度大于或等于10⁸/cm²。

可選的，在所述的發光二極管中，所述襯底的材質為藍寶石、碳化硅、硅、氧化鋅、砷化鎵或尖晶石。

可選的，在所述的發光二極管中，所述第一導電半導體層為N型摻雜氮化鎵層或者N型摻雜氮化鋁鎵層，所述第二導電半導體層為P型摻雜氮化鎵層或者P型摻雜氮化鋁鎵層。

可選的，在所述的發光二極管中，所述發光二極管還包括形成于所述第二導電半導體層上的接觸層。

可選的，在所述的發光二極管中，所述有源層為單一量子阱結構或多層量子阱結構。

相應的，本發明還提供一種發光二極管制造方法，包括：提供一襯底；在所述襯底上形成圖形化的掩膜層，并以所述圖形化的掩膜層為掩模，刻蝕所述襯底，使所述襯底表面形成多個凹槽；形成緩沖層，所述緩沖層覆蓋所述襯底具有凹槽一側的表面，使得所述溝槽內的緩沖層中形成有空洞；在所述緩沖層上依次形成第一導電半導體層、有源層以及第二導電半導體層，所述第一導電半導體層與所述第二導電半導體層具有相反摻雜類型。

可選的，在所述的發光二極管制造方法中，所述凹槽的高寬比大于或等于1.2∶1。所述凹槽的高度為1～3μm，所述凹槽的寬度為1～2μm，所述凹槽的長度為1～10μm。所述凹槽的密度大于或等于10⁸/cm²。

可選的，在所述的發光二極管制造方法中，所述襯底的材質為藍寶石、碳化硅、硅、氧化鋅、砷化鎵或尖晶石。