[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，尤其涉及一种具有有效电流扩展层的发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管（英文为Light Emitting Diode，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III-IV族半导体具有较宽带隙、高发光效率、化学性质稳定等特点，但传统外延结构的LED由于P电极之下的电流拥堵现象造成了LED抗静电能力差、出光效率不均匀等现象。

在LED结构设计中，针对发光不均匀，出光效率低及抗静电能力差等给出的解决办法为在接触层之上利用芯片工艺沉积透明的电流扩展层（如ITO），亦或在P型层上插入遂穿结，但上述结构均通过载流子在插入层的接触面、或插入层内部自由分布实现一定程度的电流扩展。

发明内容

本发明提供一种发光二极管及其制作方法，本发明实例提供的技术方案如下：一种发光二极管，包括：N型层，发光层，P型层，接触层，以及形成于P型层与接触层之间的插入层。该插入层由掺杂区域间断分布的N⁺氮化物层、P⁺氮化物层构成，且N⁺氮化物层、P⁺氮化物层中掺杂区域在垂直方向上不完全重合；该插入层中掺杂区域间断分布的N⁺氮化物层与P⁺氮化物层形成斜向遂穿结，增强电流扩展，提高LED亮度及可靠性。

前述发光二极管的制作方法，包括步骤：1）依次生长N型层，发光层，P型层；2）在所述P型层上形成插入层，该插入层由掺杂区域间断分布的N⁺氮化物层、P⁺氮化物层构成，所述N⁺氮化物层、P⁺氮化物层在该插入层中形成斜向遂穿结；3）在所述插入层上形成接触层。

所述步骤2）具体为：在所述P型层生长厚度为A的第一非掺氮化物层；利用精准光刻及离子注入技术在第一非掺氮化物层间断性注入Mg原子，形成P⁺氮化物层；在上述外延结构上生长厚度为B的第二非掺氮化镓层；利用精准光刻及离子注入技术在第二非掺氮化镓层表面间断性注入Si原子，形成N⁺氮化物层。

优选的，所形成的Mg掺区域与Si掺区域在所述P型层上的投影不完全重合。

优选的，该插入层中P⁺氮化物层中掺杂区域的Mg掺浓度介于接触层与P型层之间。

优选的，该插入层中P⁺氮化物层、N⁺氮化物层为In_xAl_yGa_（1-x-y）N层（0≤x≤1，0≤y≤1）。

优选的，所述Mg原子和Si原子的注入深度分别介于A ~ 、B ~ 之间，优选A、B。

优选的，通过调整P⁺氮化物层与N⁺氮化物层中掺杂区域重合程度、浓度实现载流子有效的斜向遂穿注入。

本发明至少具有以下有益效果：利用在P型层、接触层之间插入掺杂区域间断分布的P⁺氮化物层、N⁺氮化物层，通过调整由下至上间断分布P⁺氮化物层、N⁺氮化物层厚度、掺杂区域厚度、密度、垂直于衬底方向上的重合程度，形成与衬底垂直方向具有一定偏角的遂穿结，电子从高掺的接触层注入后，在插入层中特定设计的斜向遂穿结作用下载流子注入方向可实现一定程度的横向平移，从而显著降低载流子聚集效应，增强出光效率，提高LED可靠性。

附图说明

图1 一种发光二极管外延片结构设计。

图中标示：1.衬底，2.缓冲层，3.非掺氮化镓层，4.N型氮化镓层，5.量子阱发光层，6.P型层，7.插入层， 8.接触层，701. P⁺氮化镓层，702.N⁺氮化镓层，703. P⁺掺杂区，704. N⁺掺杂区。

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