[發明專利]氮化物發光二極管及其制作方法

有效

• 申請號: 201310010488.1
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103094440A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 林文禹;葉孟欣;林科闖
• 申請（專利權）人: 廈門市三安光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種氮化物發光二極管及其制作方法，更具體的是一種具電流注入調制層?(current?modulation?layer)?氮化物發光二極管之外延結構設計。

背景技術

在現有氮化鎵發光二極管中，P側電流由P型電極經由透明傳導層?(transparent?conductive?layer)?注入P型傳導層乃至進入有源區?(active?layer)，然而由于P型傳導層中電洞濃度?(hole?concentration)?通常不高（介于10¹⁶~10¹⁷cm^-3），且其遷移率?(hole?mobility)?也多在10cm²/Vs以下，如此，造成電流在P型傳導層的分布不易均勻，往往會發生電流擁擠的現象?(current?crowding)，容易有多余的熱在此處產生，最終影響發光效率。此外，因為電極下方的高電流密度，其光強度相對高，然而其所發出的光，容易被電極遮蔽或反射進來而被材料所吸收，造成光輸出功率的損失。

另一方面，N型傳導層雖然不具P型傳導層那樣嚴苛之電傳導特性，在相對均勻之電流分布注入有源區的情況下，仍是可以得到較佳之發光效率。

發明內容

本發明提供了一種具電流注入調制層?(current?modulation?layer)?的發光二極管之外延結構設計，具體的說是關于導入一種高阻值?(high?resistivity)?的材料以改變注入電流傳導路徑，進而增加發光效率。其主要的結構實施為分別在N型傳導層或P型傳導層中成長高阻值材料（如In_xAl_yGa_1-x-yN），借由高溫H₂在反應爐內蝕刻（In?Situ?Etching）直至露出部分電流傳導路徑，再分別成長N型或P型傳導層于以覆蓋而得。

根據本發明的第一個方面，氮化物發光二極管，包含N型傳導層，P型傳導層，在N型傳導層和P型傳導層之間具有發光層；至少在N型傳導層或P型傳導層內包含一層電流注入調制層，其由具有開孔結構的氮化物絕緣材料層構成，所述開孔結構通過在外延生長的反應爐內通入H₂蝕刻而成，用于電流傳導。

優先地，所述電流注入調制層的材料可以為未摻雜的In_xAl_yGa_1-x-yN，其中0≦x≦0.1，0≦y≦1，?0≦x+y≦1?，厚度可以取50nm?~?200nm，借由高溫H₂在反應爐內蝕刻（In?Situ?Etching）形成隨機離散分布的開口結構，其分布密度為1x10⁴?~?1x10⁸?cm^-2，開孔結構的直徑?d為50nm?~?200nm。

根據本發明的第二個方面，氮化物發光二極管的制作方法，通過外延生長方法沉積N型傳導層，發光層和P型傳導層，其特征在于：至少在N型傳導層或P型傳導層內形成一層電流注入調制層，其由具有開孔結構的氮化物絕緣材料層構成，所述開孔通過在外延生長的反應爐內通入H₂蝕刻而成，用于傳導電流。

優先地，所述電流注入調制層的材料為未摻雜的In_xAl_yGa_1-x-yN（0≦x≦0.1，0≦y≦1，0≦x+y≦1），通過下面方法形成于N型傳導層（或P型傳導層）內：首先外延生長N型傳導層（或P型傳導層）；接著在N型傳導層（或P型傳導層）上沉積氮化物絕緣材料層；然后在外延生長的反應爐內通入H₂蝕刻所述氮化物絕緣材料層直至露出部分N型傳導層（或P型傳導層）形成開口結構，用于電流傳導；最后繼續外延生長N型傳導層（或P型傳導層），從而在N型傳導層（或P型傳導層）內形成電流注入調制層。其中，所述H₂氣氛的濃度可取H₂/NH₃?=?2.5~10，蝕刻的溫度為900℃~1200?℃。

本發明采用在外延生長過程中，直接在生長環境中采用H₂高溫蝕刻氮化物高阻絕緣材料形成電流傳導路徑，無需二次外延即可形成電流注入調制層之方法，此法使得注入電流在N型傳導層與P型傳導層具一更佳之擴展路徑，更有效均勻擴散注入有源區層，進而增加發光效率。