[发明专利]发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管及其制作方法，更为具体地是，涉及一种具有n型渐变缓冲层的发光二极管及其制作方法。

背景技术

近年来，氮化镓基发光二极管的应用已从显示、指示、按键背光等领域逐步扩大到液晶背光和照明领域，发光效率也逐年攀升。由于缺少同质体单晶材料，氮化镓基材料的外延生长通常在异质衬底上进行。采用蓝宝石生长氮化镓基的高效率蓝绿光发光二级管是目前最普及的技术之一，为了得到高质量的外延结构,普遍在衬底与发光外延层之间插入一未掺杂的缓冲层。

氮化镓基发光二极管芯片有两种基本结构，横向结构（Lateral）和垂直结构（Vertical）。横向结构芯片的两个电极在芯片的同一侧，电流在n型和p型限制层中横向流动不等的距离，容易造成电极堵塞。垂直结构的芯片的两个电极分别在外延层的两侧，由于图形化电极和全部的p-类型限制层作为第二电极，使得电流几乎全部垂直流过外延层，极少横向流动的电流，可以改善平面结构的电流分布问题，提高发光效率，也可以解决P极的遮光问题，提升发光二极管芯片的发光面积。

请参看附图1和2，垂直结构的氮化镓基发光二极管芯片的制作工艺一般包括下述步骤：在生长衬底上生长一未掺杂缓冲层和氮化镓基发光外延层（依次包括n-GaN层、有源层p-GaN层等），在p-GaN层上键合一导电支持衬底，该导电支持基板的另一面层叠p电极；移除生长衬底，制作n电极。由于n电极接触于n型氮化镓层, 因此需要经过干式蚀刻将底层未参杂的缓冲层蚀刻至n型氮化镓层, 此方法于生产中较难控制, 且其接触阻抗较高, 进而会衍生出较高的组件热阻。 当产品应用于超高功率产品中, 较高的热阻会影响其组件的发光效率以及寿命, 因此影响了组件整体的特性表现。

发明内容

本发明的目的即在于改进现有技术的上述局限，提供一种具有n型渐变缓冲层的发光二极管及其制作方法。

根据本发明的第一个方面，一种发光二极管的外延结构，其包括：生长衬底；n型渐变缓冲层，位于所述生长衬底之上；n型限制层，位于所述n型渐变缓冲层之上；有源层，位于所述n型限制层上；p型限制层，位于所述有源层上。

根据本发明的第二个方面，一种发光二极管的外延生长方法，包括步骤：1）提供生长衬底，在其上外延生长一未掺杂的缓冲层；2）通过离子植入法，将所述缓冲层形成一n型渐变缓冲层；3）在所述n型渐变缓冲层上二次外延生长一n型限制层4）在所述n型限制层上外延生长一有源层；5）在所述有源层上外延生长一p型限制层。

根据本发明的第三个方面，一种垂直发光二极管的芯片结构，包括：导电基板；发光外延层位于所述导电基板上，其包括n型限制层，p型限制层，及夹在两层之间的有源层；n型渐变缓冲层结构形成于所述n型限制层之上；n电极形成于n型渐变层结构上。

根据本发明的第四个方面，一种垂直发光二极管芯片的制作方法，包括步骤：1）提供生长衬底，在其上外延生长一未掺杂的缓冲层；2）通过离子植入法，将所述缓冲层变成一n型渐变缓冲层；3）在所述n型渐变缓冲层上二次外延生长一n型限制层、一有源层和一p型限制层，构成发光二极管的外延结构；4）在所述p型限制层上形成一金属反射层；5）提供一导电基板，将导电基板与所述外延结构粘结；6）移除所述生长衬底，露出n型渐变缓冲层表面；7）在所述露出的n型渐变缓冲层表面上制作n电极，在所述导电基板背面制作p电极；8)切割形成垂直发光二级管芯片。

在本发明中，所述生长衬底可为平坦表面或为一有规则图案的表面结构。所述n型渐变缓冲层的n型掺杂浓度为1×10¹⁸以上，其n型掺杂呈高斯分布，其接近所述生长衬底一侧为高掺杂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用本发明能够使得垂直芯片经过翻转后可以直接的将电极接触于表层, 并且透过离子植入可以得到高浓度的参杂且不会造成二次外延成长上的困难, 此技术大大的提升了垂直芯片的元件特性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本发明，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本发明限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本发明的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。

附图说明