[发明专利]电流阻挡层的分布与上电极对应的发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

电流阻挡层的分布与上电极对应的发光二极管及其制备方法涉及一种新型的LED器件结构，属于半导体光电子技术领域。

背景技术

目前，普通发光二极管的结构如图1所示：上电极10为直径为80-100μm、厚度约以上的圆形金属层，从该电极注入电流，产生的光子从LED的这一面发射出来；下电极20为LED器件的整个表面大小，厚度约以上的金属层，这种结构的LED存在的主要问题是：从上电极10注入的电流通过电流扩展层100的横向扩展而流经有源区200辐射复合产生光子，由于目前的外延生长技术难以获得高掺杂、厚度较厚的电流扩展层，导致电流扩展层的横向电流扩展能力不强，因此，从上电极10注入的电流绝大部分汇集在上电极10的正下方，例如：对于正面出光的芯片尺寸为300μm*300μm的AlGaInP系红光LED，MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)外延生长8μm的GaP电流扩展层，若上电极10的直径为100μm，经计算可知：上电极10正下方的电流占总注入电流的40％以上。上电极10正下方这部分电流在有源区200辐射复合产生的光子由于被上电极10的阻挡或吸收，不但不能发射到体外，而且在体内被吸收并产生大量的热，严重影响LED性能的进一步提高，因此，对于此种结构的LED，存在发光效率低、光功率较小、热特性差等问题。

针对此问题，人们提出的办法是：在上电极10的正下方制备电流阻挡层120，减小上电极10正下方的电流比例，电流阻挡层的制备方法与结构很多，图2、图3列举了几种制备电流阻挡层的结构和方法。图2所示的结构是通过二次外延的方法实现的，通过光刻等工艺制备好电流阻挡层120之后，再外延生长电流扩展层100并在其上方制备上电极10，该工艺复杂，成本高、成品率低。图3所示的结构是在电流扩展层100和接触层102所构成的厚电流扩展层上进行离子注入或扩散形成阻挡层120，此方法中的电流阻挡层120的厚度很难精确控制，其下方仍存有电流扩展，因而不能阻挡电流在电极10下方的汇聚，且厚电流扩展层(8-50μm)和离子注入及扩散工艺复杂，成本高。

以上提到的2种器件结构均只提到了在上电极10的压焊点正下方制备电流阻挡层120，实际上，对于大部分器件来说，特别是大功率的器件，其上电极10的形状不仅仅是压焊点的圆形，而是可以有很复杂的形状来增加电流的扩展，称之为图形电极，图4、图5列举了几种常见的LED上电极10的形状。上电极10正下方依然会汇集部分电流，甚至大于压焊点下方汇集的电流(视图形电极的面积与压焊点面积的比例)，这部分电流在有源区200产生的光子仍然会被上电极10的阻挡或吸收而变成大量的热，造成器件光效低、亮度低、热特性差等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流阻挡层的分布与上电极对应的发光二极管及其制备方法，其基本结构如图7所示，它是在发光二极管的上电极正下方引入电流阻挡层结构，而且电流阻挡层的分布与上电极相对应，使得注入电流在上电极10正下方以外的有源区200辐射复合发光，产生的光子避免上电极10的阻挡或吸收，而且电流阻挡层120是通过后工艺实现的，可操作性强，该结构最适合于大功率LED的制备，提高了出光效率，减少了热的产生，避免了大功率LED采取的复杂的散热措施，也大大降低了散热成本。

本发明的器件结构如图7所示，其组成部分包括：包括有从上往下依次纵向层叠生长的上电极10、电流扩展层100、上限制层300、有源区200、下限制层400、缓冲层500、衬底600、下电极20，还包括有位于上电极下方的电流阻挡层120，本发明特征在于：在上电极与电流扩展层之间设置有导电光增透层101，并且电流阻挡层的分布与上电极相对应。

本发明中电流阻挡层120的形状与上电极10形状相同，尺寸也可以大于，等于或小于上电极的尺寸。

本发明中电流阻挡层120设置在导电光增透层101或电流扩展层100或上限制层300或有源区200里面，或相邻的两层、三层、四层的里面。

本发明中导电光增透层101的上面也可设置能够对光起到增透作用的结构层，该结构层可以是附上一层增透膜103、也可在导电光增透层101上表面或增透膜上表面处理形成粗糙化结构层。

本发明的电流阻挡层的分布与上电极对应的发光二极管的制备方法，制备工艺步骤如下：