[發明專利]發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201110247878.1
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102290503A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 張楠;周健華;朱廣敏;郝茂盛
• 申請（專利權）人: 上海藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/14
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及一種發光二極管及其制造方法，特別是涉及一種具有電流阻擋層的發光二極管及其制作方法。

背景技術

由于發光二極管(light?emitting?diode，簡稱LED)具備使用壽命長、耗電量低、無需暖燈時間、與反應時間快速等優越的性能，已被廣泛使用于顯示器背光源模塊、通訊、計算機、交通標志及玩具等消費市場，但目前因為亮度不夠的問題，尚未能廣泛使用于照明市場。為了解決發光二極管亮度不夠的問題，業內人士都在不斷的尋找著如何提高發光亮度的方法。

通常的發光二極管為在藍寶石等襯底上依次層疊了N型半導體層，量子阱層，P型半導體層，透明導電層，與N型半導體層相鍵合的金屬N電極，與P型半導體層相鍵合的金屬P電極，以及外掩膜層的結構。目前技術存在的問題就是，盡管已經將透明導電層的透光率大大提升，但是當量子阱層發出的光經過透明導電層時，會發生光的全反射，導致由量子阱層產生的光只有5％左右的光能夠散射出去，而其余的光則以熱能的形式在發光二極管的體內耗盡。

所述發光二極管在工作時，一部分電流先由P電極流入透明導電層，再經由該透明導電層流入其正下方的p型半導體層，而另一部分電流則直接流入P電極正下方的p型半導體層和量子阱層發光，但是，由于P電極正下方的量子阱層發出的光基本上會被該P電極擋住，這部分光會被反射或者被吸收，而被反射的部分在芯片內部經過多次反射后也有相當大的一部分會被耗盡，最后能射出芯片的少之又少，從而減少了有效發光區的電流注入密度，降低了芯片的亮度；而且，由于P型半導體層和鍵合在其上的金屬P電極的熱膨脹系數存在很大的差異，所述發光二極管在工作時通常由于芯片靠近側壁處電流聚集，導致部分區域電流過大、溫度過高，極易導致金屬P電極自芯片上脫落而帶來的不穩定性。

因此，如何提出一種發光二極管及其制作方法，以消除上述粘附性差、P電極吸光、電流利用率低的問題，實已成為本領域從業者欲以解決的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種發光二極管及其制作方法，以解決現有技術中發光二極管的出光效率低以及電極穩定性差等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種發光二極管及其制作方法，其中，所述發光二極管的制作方法，至少包括以下步驟：1)提供一半導體襯底，利用金屬有機化學氣相沉積技術在所述半導體襯底上依次生長出緩沖層及外延層，所述外延層包括N-GaN層、成長在所述N-GaN層上的量子阱、成長在所述量子阱上的P-GaN層、及成長在所述P-GaN層上的極性反轉層；2)利用掩膜技術，將要欲制作P電極的區域藉由一掩膜層進行保護；3)腐蝕所述欲制作P電極的區域以外的極性反轉層，直至所述P-GaN層；4)去除所述掩膜層，以形成帶有電流阻擋層的外延結構；以及5)在所述P-GaN層上制備出透明導電層及P電極，在所述N-GaN層上制備出N電極，形成具有電流阻擋層結構的發光二極管。

在本發明制作方法的步驟1)中，所述極性反轉層由形成在所述P-GaN層上表面的單原子鎂層以及低溫生長在所述單原子鎂層上的U-GaN層組成。生長所述極性反轉層的溫度為700℃-1000℃。

在本發明制作方法的步驟2)至步驟3)中，所述掩膜層的材質為SiO₂、SiN、或者Ag。于具體的實施方式中，所述掩膜層的材質為SiO₂或SiN時，腐蝕所述極性反轉層的腐蝕溶液為H₃PO₄或者H₃PO₄與H₂SO₄的混合溶液；所述掩膜層的材質為Ag時，腐蝕所述極性反轉層的腐蝕溶液為KOH或者KOH與NaOH的混合溶液，更為具體地，腐蝕所述極性反轉層時的腐蝕溫度為140℃-300℃，腐蝕時間為10分鐘-24小時。

本發明還提供一種發光二極管，其特征在于，包括：半導體襯底，其上表面具有一緩沖層；外延層，形成于所述緩沖層上表面，包括N-GaN層、位于所述N-GaN層上的量子阱、位于所述量子阱上的P-GaN層、以及位于所述P-GaN層上由極性反轉層組成的電流阻擋層，所述電流阻擋層上設置有P電極，所述N-GaN層上設置有N電極；以及透明導電層，形成于所述外延層及電流阻擋層的上，并包覆所述電流阻擋層。

在本發明的發光二極管中，所述極性反轉層由形成在所述P-GaN層上表面的單原子鎂層以及低溫生長在所述單原子鎂層上的U-GaN層組成。