[發明專利]發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201610183938.0
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105679897B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 黃文賓;林兓兓;張家宏
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
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技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種發光二極管及其制備方法。

背景技術

發光二極管（英文縮寫為LED）是一種半導體固體發光器件，其利用半導體PN結作為發光結構，近年來，以GaN為代表的第三代寬禁帶半導體材料受到了人們的廣泛關注和大力研究，在大功率電子器件領域取得了顯著的優勢，并在近幾年來取得了突破性的進展。

如附圖1所示，傳統的GaN基發光二極管結構，至少包括：N型層10、有源(MQW)層20、P型電子阻擋層30、低溫P型GaN型40、高溫P型GaN層50和P型接觸層60，以及分別位于P型接觸層60上的P電極70。由于P電極70與外延層的接觸面積較小，當器件工作時，電流容易集中在電極附近而不利與電流的橫向擴展，造成電流擁堵現象，因此，隨著電壓的升高，P電極70附近區域容由于電流的擁堵而易引起發光器件局部過熱擊穿。同時，高溫P型GaN層50的生長溫度為900~1050℃，該生長溫度較高，會對已經生長完成的MQW層20造成結構內損傷，且其厚度為40~300nm，具有吸光性，從而降低了LED器件的發光效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發光二極管及其制備方法，用于解決現有技術中高溫P型GaN層的吸光作用及電流橫向擴展能力差造成的電流擁堵現象，改善LED器件的抗靜電能力，提高其發光效率。

為實現上述目的，本發明提供了一種發光二極管，至少包括：N型層、有源層、及位于有源層之上的低溫P型GaN層和P型接觸層，其特征在于：于所述低溫P型GaN層和P型接觸層之間插入一非P型氮化物層，所述非P型氮化物層包括u型氮化物層和n型氮化物層，所述u型氮化物層包括第一u型氮化物層和能帶高于所述第一u型氮化物層的第二u型氮化物層，所述第一u型氮化物層與第二u型氮化物層的界面處形成二維電子氣，所述n型氮化物層提高所述二維電子氣濃度。

優選的，所述第一u型氮化物層與所述第二u型氮化物層界面處具有三角形極化帶，所述二維電子氣形成于三角形極化帶內，當注入電流時，所述二維電子氣增加電流的橫向擴展能力。

優選的，所述第一u型氮化物層材料為u-GaN，第二u型氮化物層材料為u-Al_xGa_1-xN，n型氮化物層材料為n-Al_yGa_1-yN，其中，0＜x≤1，0≤y＜1。

優選的，所述u-Al_xGa_1-xN材料中，Al組分為5%~35%。

優選的，所述u型氮化物層為一對或者多對第一u型氮化物層和第二u型氮化物層。

優選的，所述n型氮化物層中n型雜質濃度為2×10¹⁷~1×10¹⁹/cm³。

優選的，所述第一u型氮化物層的厚度為1~30nm。

優選的，所述第二u型氮化物層的厚度為1~25nm。

優選的，所述n型氮化物層的厚度為1~25nm。

優選的，所述低溫P型GaN層、P型接觸層和非P型氮化物層的厚度小于等于1000?。此外，本發明還提供了一種發光二極管的制備方法，至少包括依次沉積N型層、有源層、低溫P型GaN層、P型接觸層的步驟，其特在于：在沉積P型接觸層之前還包括沉積一非P型氮化物層的步驟，所述非P型氮化物層包括依次沉積的第一u型氮化物層、第二u型氮化物層和n型氮化物層，所述第一u型氮化物層與第二u型氮化物層的界面處形成二維電子氣，所述n型氮化物層提高所述二維電子氣濃度。

優選的，所述第一u型氮化物層與所述第二u型氮化物層界面處具有三角形極化帶，所述二維電子氣形成于三角形極化帶內，當注入電流時，所述二維電子氣增加電流的橫向擴展能力。

優選的，所述第一u型氮化物層材料為u-GaN，第二u型氮化物層材料為u-Al_xGa_1-xN，n型氮化物層材料為n-Al_yGa_1-yN，其中，0＜x≤1，0≤y＜1。

本發明至少具有以下有益效果：

（1）使用非P型氮化物層取代高溫P型GaN層，通過減薄P型層提升發光二極管的外部光萃取效率。

（2）u型氮化物層中的二維電子氣增加了電流的橫向擴展能力，改善電流擁堵引起的器件局部過熱易擊穿特征，提升LED器件的抗靜電能力。