[发明专利]垂直发光二极管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种垂直发光二极管及其制备方法，利用ODR反射层的金属反射层和绝缘反射层与外延层构成MIS电容结构，令第二电极连接相对较高的电位，第三电极连接相对较低的电位，使得外延层中的发光层发光，同时，令第一电极连接相对较高的电位，令第三电极连接相对较低的电位，使得电子从外延层的第一半导体层向发光层聚集，空穴从外延层的第二半导体层向发光层中聚集，提高了空穴注入效率，增加发光层中的辐射复合效率，在不降低辐射复合发光的透射效率的同时提高了光电转化效率，且成本低；本发明仅对现有的垂直发光二极管稍加改进，不会显著增加结构和制备工艺的复杂程度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种垂直发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管的光电转化效率的提升是目前备受关注的技术重点，尤其对于 III-N族材料(III族材料与氮元素形成的化合物材料，如GaN、AlGaN等材料) 体系的发光二极管而言，由于III-N族材料的P型掺杂激活相对困难，导致外延层的P型半导体层的空穴浓度比N型半导体层的电子浓度低一到两个数量级，且空穴的有效质量也大于电子的有效质量，同时空穴的迁移率也显著低于电子，因此如何获得较高的空穴浓度和较好的空穴注入效果是解决发光二极管的光电转化效率的关键问题之一。

相对于正装结构的发光二极管而言，垂直发光二极管可以缓解电流拥堵现象，垂直发光二极管在P型半导体层上通常会制备欧姆接触层和反射层，然而仅采用金属反射层其反射率并未达到最佳，例如Ag的最高反射率约90％-95％，且受热团聚后反射率还会降低；通过采用ODR(Omni-Directional Reflector，全角反射镜)结构可以将反射率继续提高到98％以上，但ODR反射镜中的介质层需要形成阵列式的通孔，ODR金属电流扩展层穿过通孔后与欧姆接触层电性连接。对于通孔之外的区域(非金属电流扩展层直接连接区域)，在大电流下载流子输运效果相对较差，从而导致空穴注入效果不佳，将会影响大工作电流密度下垂直发光二极管的电光转化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直发光二极管及其制备方法，以解决现有的垂直发光二极管的光电转化效率较低的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种垂直发光二极管，包括：

第一衬底；

外延层，位于所述第一衬底的第一表面，包括由上至下依次设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层；

ODR反射层，位于所述外延层与所述第一衬底的第一表面之间，包括由上至下依次设置的绝缘反射层和金属反射层，所述金属反射层、所述绝缘反射层及所述外延层构成MIS电容结构；以及，

彼此绝缘的第一电极、第二电极及第三电极，分别与所述金属反射层、所述第二半导体层及所述第一半导体层电性连接。

可选的，还包括：

若干凹槽，贯穿所述第二半导体层及所述发光层并露出所述第一半导体层；

若干第一穿孔，贯穿所述ODR反射层并露出所述第二半导体层；

若干第二穿孔，贯穿所述ODR反射层并连通相应的所述凹槽；以及，

介质层，位于所述ODR反射层与所述第一衬底的第一表面之间，并至少覆盖所述第一穿孔和所述第二穿孔的侧壁对应所述金属反射层的部分，至少用于电性隔离所述第一电极和所述第二电极。

可选的，还包括：

第一台阶，贯穿所述外延层并露出所述金属反射层，所述第一电极位于所述第一台阶的下台阶面，并与所述金属反射层电性连接；

第一电流扩展层，位于所述介质层内并穿过部分厚度的所述介质层填充所述第一穿孔，以与所述第二半导体层电性连接；