[發(fā)明專利]一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110319278.1
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN103066175A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭璐;黃博;劉存志;王成新
• 申請（專利權(quán)）人: 山東浪潮華光光電子有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制備方法，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

GaN材料利用其大的禁帶寬度制作的藍(lán)色、綠色、紫外發(fā)光器件和光探測器件，具有極大地發(fā)展空間和廣闊的應(yīng)用市場。GaN基藍(lán)綠光二極管具有體積小、效率高和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在交通指示、戶外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。雖然GaN基LED已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但芯片出光效率低的問題仍沒得到很好解決。

其中，影響晶片出光效率的因素主要有以下幾方面：

1.晶片PN結(jié)的量子結(jié)構(gòu)缺陷，導(dǎo)致部分量子復(fù)合為非輻射復(fù)合；

2.晶片上必須安裝供電流通過的電極，而電極一般由不透光的金屬材料制成，影響了部分光線的出射；

3.由光的傳播理論，根據(jù)折射定律，當(dāng)入射角大于arc?sin(n₁/n₂)時(shí)，將發(fā)生全反射，光線將不會(huì)射出晶片而消耗在晶片內(nèi)部。(n₁、n₂為材料折射率)。

目前主要的解決出光效率問題的方法如下：

1.改變晶片的幾何形狀，以改變光線的出射角度來增加光線的射出；

2.采用芯片倒裝技術(shù)(Flip?Chip)；

3.在襯底層上增加反射鏡，如金屬鏡反射、分布式布拉格反射鏡(DBR)、ODR介質(zhì)膜，讓光線直接在表面射出，提高發(fā)光效率。

電極一般由不透光金屬材料制成，直徑約70-90μm，在芯片發(fā)光面上占據(jù)了很大一部分面積，這樣使得電極正下方的電流密度非常大，從而大部分光產(chǎn)生于電極下面，加之金屬電極對光的吸收、阻擋，嚴(yán)重影響了LED芯片的發(fā)光效率，為此業(yè)界通常采用引入電流阻擋層的方法來改變電極下的電流積聚。常見的電流阻擋層由一層SiO₂薄膜或者一層接觸勢壘高的金屬構(gòu)成，如中國專利CN101510580提供了一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管制作方法，在透明電極與P型半導(dǎo)體材料層之間，陽極金屬焊線層下方的局部位置上，形成有電流阻擋層，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，此種阻擋層存在以下缺點(diǎn)：1、完全阻擋了電流向焊盤下發(fā)光區(qū)的注入，不能有效利用電極下的發(fā)光區(qū)；2、此種電流阻擋層不能有效反射射向電極的光，導(dǎo)致部分光被金屬電極吸收。

中國專利CN101969089A提供了一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管制作方法，包括：在藍(lán)寶石襯底上形成氮化鎵基發(fā)光外延層，在外延層上定義電流阻止區(qū)，并在阻止區(qū)的非摻雜氮化鎵基外延層上鍍一層金屬層做掩膜覆蓋整個(gè)電流阻止區(qū)。采用電化學(xué)蝕刻方式將電流阻止區(qū)之外的非摻雜氮化鎵基外延層去除，并去除掩膜。在P型氮化鎵基外延層和非摻雜外延層上制作透明導(dǎo)電層，并在電流阻止區(qū)范圍內(nèi)的導(dǎo)電層上制作P電極。

CN?201349018提供了一種電流阻擋層分布于上電極對應(yīng)的發(fā)光二級管制作方法，包括：電流阻擋層的形狀與上電極形狀相同，位于上電極的正下方，并且電流阻擋層設(shè)置在導(dǎo)電增透層或電流擴(kuò)展層或上限值層或有源區(qū)里面，或相鄰的兩層、三層、四層的里面。

CN201699049U提供了一種雙電流阻擋層電流輸運(yùn)結(jié)構(gòu)的薄膜型發(fā)光二級管，包括：在上電極下方以及轉(zhuǎn)移襯底上方分別制備上電流阻擋層和下電流阻擋層，且上電流阻擋層和下電流阻擋層在層疊方向的位置相對應(yīng)，這避免了注入電流產(chǎn)生的光子被電極阻擋和吸收，大大提高了有效電流的比列，同時(shí)也增加了電流效率，減少了熱的產(chǎn)生。

根據(jù)現(xiàn)有公開報(bào)道，電流阻擋層能有效擴(kuò)展電流，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。但通常的電流阻擋層只能避免電流進(jìn)入P區(qū)后在電極下方對應(yīng)區(qū)域積聚，忽視了降低電極吸光、提升電極下方對應(yīng)區(qū)域的量子阱發(fā)光效率，這些也能有效提升光效，從而改變常規(guī)電流阻擋層存在的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有GaN基發(fā)光二極管外量子效率仍然不高、電極正下方局部位置電流擴(kuò)展積聚，電極吸光及散熱不好等問題，提出一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，本發(fā)明還提出一種所述發(fā)光二極管的制備方法。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及一種具有電流阻擋層的發(fā)光二極管，所述的電流阻擋層是通過在P電極正下方對應(yīng)位置生長一層具有反射作用的電流阻擋層，在電流阻擋層內(nèi)制作圓柱形空洞，并在空洞內(nèi)填充導(dǎo)電材料，這樣能夠有效增強(qiáng)LED的發(fā)光效率，提高其可靠性。該電流阻擋層既能有效反射發(fā)光區(qū)射向電極底部位置的光線，又能改善電流積聚、降低芯片散熱不良的狀況，所述的導(dǎo)電材料為圓柱形ITO導(dǎo)電材料，能避免在電極下方對應(yīng)位置完全不導(dǎo)電現(xiàn)象的發(fā)生，提高發(fā)光區(qū)發(fā)光效率。

名詞解釋：