[发明专利]氮化镓基发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一氮化镓基发光二极管及其制作方法，更具体的是一种具有双透明电流扩展层的氮化镓基发光二极管及其制作方法。

背景技术

近年来，以氮化镓基宽带隙半导体材料为代表的半导体照明技术的发展引起全世界范围内的广泛关注。随着外延和芯片工艺技术的不断改进，氮化镓基发光二极管的发光效率得到不断提升。然而，要真正意义上普及半导体照明，仍然需要在现有的光效水平上继续提高。发光二极管的光效主要取决于内量子效率和取光效率，前者由发光材料本身的外延晶体质量决定，而后者则由芯片结构、出光界面形貌、封装材料的折射率等因素决定。目前，超高亮度LED的内量子发光效率已经有非常大的改善，最高已经达到80%以上。

 一般氮化镓基发光二极管的结构，具有一外延发光叠层，其包含一第一半导体层、 一有源层及一第二半导体层，其中有源层位于第一半导体层与第二半导体层之间；另设置电极于外延发光叠层的上方。由于电极与外延发光叠层只有一小部分的接触，使得电流容易局限在所接触部分的区域，导致电流由电极流入外延发光叠层中的有源层时，只集中在电极正下方的位置，造成水平方向上的分布并不均匀，无法完全利用有源层的发光面积，而影响发光二极管的取光效率。为了改善电流分布的不均匀性，有人对电极的结构进行了研究，如图1所示，提出了扩展条式的电极结构。

发明内容

为了有效提高氮化镓基发光二极管的取光效率，本发明提出了一种具有双透明导电层的氮化镓基发光二极管及其制作方法。

根据本发明的一方面，提供了一种氮化镓基发光二极管，其包括：一衬底；一半导体外延层沉积在衬底上，其至下而上包括n半导体型层，有源层，p型半导体层；一第一透明电流扩展层形成于p型半导体层上；一第一电极，形成于第一透明电流扩展层上，并位于外延层的中心区域；一孔洞系列分布在第一电极的四周，其贯穿p型半导体层、有源层，底部位于n型半导体层；一第一绝缘层，形成于第一透明电流扩展层上，并向孔洞系列的侧壁延伸，覆盖第一透明电流扩展层及孔洞系列的侧壁，露出第一电极及孔洞系列的底部的n型层；一第二透明电流扩展层ITO形成于前述第一绝缘层上，并覆盖孔洞系列的底部，所述第二透明电流扩展层与第一电极隔离；一第二电极形成于n型半导体层上。

优选地，所述孔洞的数量至少两个。 

优选地，所述孔洞的侧壁为弧线形，根据外延材料的折射率可选取孔洞侧壁的最佳弧度。弧线形的侧壁一方面增加了出光的面积，另一方面，弧形侧壁的存在减小了光从外延层折射到第二种介质时的入射角，从而减少了全反射。

优选地，所述氮化镓基发光二极管还包括一第二绝缘层形成于第二透明电流扩展层上。

根据本发明的另一方面，提供了一种氮化镓基发光二极管的制作方法，其包括如下步骤： 1）提供一衬底，在所述衬底的正表面上沉积一半导体外延层，其至下而上包括n型半导体层，有源层，p型半导体层；2）在p型半导体层上形成一第一透明电流扩展层；3）图形化第一透明电流扩展层表面，定义p电极区、n电极区及孔洞区，其中p电极区位于第一透明电流扩展层的中央区域，孔洞分布在p电极区的四周，蚀刻孔洞区和n电极区的p型半导体层、有源层，直至露出n型半导体层，形成孔洞和n电极台面；4）在第一透明电流扩展层及孔洞的侧壁蒸镀一第一绝缘层，露出第一电极、孔洞底部的n型半导体层及n电极台面；5）在第一绝缘层上形成一第二透明电流扩展层，并向孔洞底部和n电极台面延伸；6）在第一透明电流扩展层的P电极区形成P电极，在n电极台面上形成n电极。

优选地，在第二透明电流扩展层上形成一第二绝缘层，裸露出p电极及n电极的接线柱。

优选地，所述步骤3）通过干蚀刻形成孔洞和n电极台面。

优选地，所述步骤3）中形成的孔洞的侧壁为弧形的。

优选地，所述步骤3）通过干蚀刻，控制光刻胶的厚度，形成具有弧形侧壁的孔洞。

优选地，所述步骤3）通过干蚀刻，涂抹在第一透明电流扩展层上的光刻胶的厚度为非均匀的。

优选地，所述步骤3）通过干蚀刻，光刻胶呈现外凸型涂抹。

优选地，所述步骤3）通过干蚀刻，孔洞区中心的光刻胶厚度最薄，内圈边缘开始逐渐向外变厚，在孔洞区的外圈处达到平衡厚度。