[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210088308.7
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN103367559A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝茂盛;張楠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海藍(lán)光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/38
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟效益和社會效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管是由III-IV族化合物，如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的I-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂埂舸┨匦浴４送猓谝欢l件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。

LED的壽命及發(fā)光效率問題是目前研究的熱點。LED光譜的衰退現(xiàn)象是引起LED壽命縮短的重要原因，因而LED光譜的衰退現(xiàn)象能夠明顯影響到LED產(chǎn)品的性能。引起光譜的衰退的原因有幾個方面，一個方面是由于高的外加電流應(yīng)力導(dǎo)致的LED內(nèi)部結(jié)溫的增加，發(fā)光區(qū)域非輻射復(fù)合中心的增加，造成光譜的衰退；第二個方面是由于P-N結(jié)過多的熱量致使熒光粉轉(zhuǎn)化效率降低的結(jié)果，從而引起LED光譜的衰退。

現(xiàn)有的LED均將透明導(dǎo)電層直接制作于P-GaN層上，并使其形成歐姆接觸，然而，這樣的結(jié)構(gòu)容易由于接觸不均勻而使在LED發(fā)光區(qū)域的電流密度有較大的差異，由于不均勻的外加電流應(yīng)力導(dǎo)致的LED內(nèi)部某些區(qū)域的結(jié)溫的過高，發(fā)光區(qū)域非輻射復(fù)合中心的增加，容易造成LED光譜的衰退，并且由于電流密度的不均勻，也影響了LED發(fā)光效率的提高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管及其制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于電流密度不均勻而導(dǎo)致LED發(fā)光效率降低，且容易引起LED衰退現(xiàn)象產(chǎn)生的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管的制造方法，至少包括步驟：

1)提供一半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底上形成至少包括N-GaN層、量子阱層及P-GaN層的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)；

2)在所述P-GaN層上制作具有按預(yù)設(shè)圖形排列的孔洞的圖形導(dǎo)電薄膜，且使所述圖形導(dǎo)電薄膜與所述P-GaN層形成非歐姆接觸；

3)在所述圖形導(dǎo)電薄膜及孔洞上制作透明導(dǎo)電層，并使所述透明導(dǎo)電層通過所述孔洞與所述P-GaN層形成歐姆接觸；

4)制作P電極及N電極以完成所述發(fā)光二極管的制造。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種可選方案，所述圖形導(dǎo)電薄膜的材料為N-GaN、u-GaN或絕緣材料與透明導(dǎo)電材料所形成的復(fù)合材料。

優(yōu)選地，所述絕緣材料為SiO₂或Si₃N₄，所述透明導(dǎo)電材料為ITO、ATO、FTO或AZO。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述圖形導(dǎo)電薄膜可透過波長范圍為400～600nm的可見光。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種可選方案，所述預(yù)設(shè)圖形排列的孔洞為按矩形陣列排列的孔洞。

作為本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法的一種可選方案，所述預(yù)設(shè)圖形排列的孔洞為具有多排縱向排列的孔洞，且相鄰的兩排孔洞位錯排列。

優(yōu)選地，所述孔洞的形狀為圓形、橢圓形、矩形、多邊形或圓角多邊形。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法所述步驟2)中，先在所述P-GaN層上沉積一層導(dǎo)電薄膜，然后制備光刻圖形并對所述導(dǎo)電薄膜進(jìn)行刻蝕，以形成所述圖形導(dǎo)電薄膜。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法所述步驟4)中，刻蝕所述透明導(dǎo)電層、圖形導(dǎo)電薄膜、P-GaN層及量子阱層以獲得一裸露的N-GaN平臺，然后在所述N-GaN平臺上制備N電極，然后在所述透明導(dǎo)電層上制備P電極。

在本發(fā)明的發(fā)光二極管的制造方法中，所述半導(dǎo)體襯底為藍(lán)寶石襯底或藍(lán)寶石圖形襯底。

本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極管，至少包括：

發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，包括N-GaN層、結(jié)合于所述N-GaN層的量子阱層及結(jié)合于所述量子阱層的P-GaN層，其中，所述N-GaN層與P-GaN層呈臺階結(jié)構(gòu)，所述N-GaN層上具有N電極；

圖形導(dǎo)電薄膜，結(jié)合于所述P-GaN層且具有按預(yù)設(shè)圖形排列的孔洞，其中，所述圖形導(dǎo)電薄膜與所述P-GaN層形成非歐姆接觸；