[发明专利]具有电流扩展层的发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于发光半导体技术领域，涉及一种具有电流扩展层的氮化镓系发光二极管及其制作方法。  

背景技术

近年来，为了提高GaN芯片的发光效率，发展了衬底转移技术，例如在蓝宝石衬底上通过MOCVD沉积GaN基薄膜，然后把GaN基薄膜通过晶圆键合技术或电镀技术黏结到半导体或金属基板上，再把蓝宝石衬底用激光剥离方法去除；或者在SiC或者Si衬底上沉积GaN基薄膜，然后把GaN基薄膜通过晶圆键合技术或电镀技术黏结到半导体或金属基板上，再把SiC或者Si衬底用化学腐蚀方法去除。这样一方面可以通过在外延薄膜和基板之间加一个反射层，另一方面由于氮极性面的GaN上容易通过光化学腐蚀方法获取粗糙的出光面，以上两方面使薄膜GaN芯片具有更高的出光效率，同时转移后的基板具有优良的导热特性，因此转移到散热基板上的GaN基薄膜芯片在大电流应用上具有较大的优势。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。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种具有电流扩展层的发光二极管，包含：由氮化物半导体分别形成的n侧层和p侧层；在n侧层和p侧层之间具有由氮化物半导体构成的活性层；其中，所述n侧层由非本征掺杂缓冲层及复合式多电流扩展层依次层叠构成；所述复合式多电流扩展层由第一电流扩展层、第二电流扩展层及第三电流扩展依次层叠构成；所述第一电流扩展层及第三电流扩展层由u型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层交互叠层而成，所述第二电流扩展层是在n型氮化物半导体层形成的分布绝缘层；所述第一电流扩展层与所述非本征掺杂缓冲层毗邻，所述第三电流扩展层与所述活性层毗邻。

根据本发明的第二个方面，提供了一种具有电流扩展层的发光二极管的制作方法，包括步骤：提供一生长衬底上，在其上形成n侧层；在所述n侧层上形成活性层；在所述活性层上形成p侧层，构成外延结构；其中，所述n侧层由非本征掺杂缓冲层及复合式多电流扩展层依次层叠构成；所述复合式多电流扩展层由第一电流扩展层、第二电流扩展层及第三电流扩展依次层叠构成；所述第一电流扩展层及第三电流扩展层由u型氮化物半导体层和n型氮化物半导体层交互叠层而成，所述第二电流扩展层是在n型氮化物半导体层形成的分布绝缘层；所述第一电流扩展层与所述非本征掺杂缓冲层毗邻，所述第三电流扩展层与所述活性层毗邻。

本发明公开的发光二极管具有良好N-型电流扩展作用，在复合式多电流扩展层内能将电流非常均匀扩展分布至整个发光面积，因而可以有效提高氮化物发光二极管组件的发光效率，并且提高静电击穿电压。

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。本发明的目的和其它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。

附图说明

图1一般氮化镓系垂直结构发光二极管组件的结构示意图。

图2为图1所示的发光二极管组件的电流路径示意图。

图3为本发明实施例1的氮化镓系垂直结构发光二极管的LED外延结构示意图。

图4是本发明实施例1的氮化镓系垂直结构发光二极管组件的侧面剖视图。

图5是本发明实施例1的氮化镓系垂直结构发光二极管组件的电流扩展示意图。

图6是本发明实施例2的氮化镓系垂直结构发光二极管组件的侧面剖视图。

图7是本发明实施例2的氮化镓系垂直结构发光二极管组件的电流扩展示意图。

图8是本发明实施例2的发光输出功率的曲线图。

图9是本发明实施例2的静电击穿电压通过率图。

图中各标号表示：

201：蓝宝石衬底；

102，202，302：非本征掺杂缓冲层；

103：n型GaN层； 

203，303：复合式多电流扩展层；

203a，303a：第一电流扩展层；

203b，303b：第二电流扩展层；

303c：渐变式硅掺杂n型氮化物半导体层；

203d，303d：第三电流扩展层；

104，204，304：活性层；

105，205，305：电子阻挡层；

106，206，306：p型GaN层；

110，210，310：P-面反光镜和欧姆电极层；

111，211，311：P-面金属扩散阻挡层和键合层；

112，212，312：导电基板；

113，213，313：下电极金属层；