[发明专利]发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化镓半导体器件领域，尤其涉及一种发光强度均匀的二极管结构设计与制备。

背景技术

发光二极管（英文为LightEmittingDiode，缩写为LED）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光结构，目前氮化镓被视为第三代半导体材料，具备InGaN/GaN有源区的氮化镓基发光二极管被视为当今最有潜力的发光源。

在已商业化的LED工厂中，在蓝宝石衬底上生长的外延片多被做成水平结构芯片。但由于结构设计原因，电流扩展存在不均匀现象，即同一芯粒不同位置发光强度会存在差异，且整体发光强度从P电极向N电极呈现逐渐递增趋势，此类现象在大尺寸芯粒上表现会尤为突出，如图1所示；在小尺寸产品上，例如显屏成品，也会对成品质量造成一定影响。

发明内容

本发明提供一种发光强度均匀的二极管结构设计及制备，本发明实例提供的技术方案如下：一种发光二极管，包括：衬底，依次形成于该衬底上的N型层、多量子阱有源区、P型层，分别形成于该P型层、N型层表面上的P电极与N电极，在所述N型层中临近N电极位置设置一电流调整结构，该电流调整结构增加所述N型层中临近N电极位置区域的电阻值。

前述发光二极管的制作方法，包括步骤：1）在一衬底上依次形成N型层、多量子阱有源区、P型层；2）在所述N型层上制作电流调整结构；3）分别在P型层和N型层的表面上制作P电极和N电极；其中，步骤2）所形成的电流调整结构临近所述N电极位置，增加所述N型层中临近N电极位置区域的电阻值。

优选的，通过调整所述电流调整结构在N型层中临近N电极位置占用体积减弱N电极位置载流子聚集效应。

优选的，通过调节所述电流调整结构的横向与纵向深度，降低N型层中靠近N电极的载流子聚集效应。

优选的，所述电流调整结构在远离所述有源区的一侧具有倾斜面，该倾斜面的底部靠近所述N电极。

优选的，所述电流调整结构为三角形空隙或梯形空隙。进一进地，所述空隙中填充绝缘保护层或者封存惰性气体或氮气等。

优选的，所述电流调整结构纵向深度占所述N型层厚度的5%-70%，横向深度占发光区长度的1%-50%。

优选的，所述电流调整结构呈现连续分布或非连续分布。

本发明至少具有以下有益效果：利用芯片工艺在N型层中靠近N电极部分设置诸如三角形空隙等形状的电流调整结构，该电流调整结构增加了临近N电极位置区域电阻，通过调整该电流调整结构的横向与纵向蚀刻深度，降低靠近N电极的载流子聚集效应；在N型层中使更多的载流子流向靠近P电极位置，在临近P电极位置复合发光，使同一LED芯粒不同位置发光更加均匀，增强电流扩展作用，使LED出光更加均匀同时，LED可靠性也得到了进一步提升。

附图说明

图1为大尺寸芯粒不同位置发光强度差异近场照片。

图2为根据本发明实施的一种发光强度均匀的二极管结构示意图。

图3为本发明中实施例中第二个实施例变形示意图。

图4为本发明中实施例中第三个实施例变形俯视示意图

图中标示：1.衬底，2.缓冲层，3.非掺氮化镓层，4.N型层，5.多量子阱有源区，6.电子阻挡层，7.P型层，8.P电极，9.N电极，10.三角形或梯形空隙。

具体实施方式

为使本发明更易于理解其实质性特点及其所具的实用性，下面便结合附图对本发明若干具体实施例作进一步的详细说明，但需要说明的是以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。

实施例

图2为根据本发明实施的一种发光强度均匀的二极管结构示意图，本实施例中外延层制备工艺由下至上依次包括：（1）蓝宝石衬底1；（2）低温缓冲层2，可以为氮化镓、氮化铝、或铝镓氮结合，膜厚在10~100μm之间；（3）非掺氮化镓层3，膜厚在300~7000μm之间，优选3500μm；（4）N型层4，厚度大于1μm；（5）多量子阱有源区5，以InGaN作为阱层、以GaN或AlGaN或二者组合作为垒层构成，其中垒层厚度在50~150nm之间、阱层厚度在1~20nm之间；（6）Al_xGa_1-xN电子阻挡层（其中0≤x≤1），厚度≤1μm；（7）P型层7，厚度在0.05-1μm之间。