一种氮化物发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化物发光二极管及其制作方法，在发光二极管的P型电极前后两侧蚀刻出第一组、第二组沟道，然后分别沉积方向相反的磁性电极材料，形成与电流方向垂直的磁场，通过洛伦磁力控制电流往P型电极的左右两侧进行扩展，提升电流的扩展和发光均匀性；另外，在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，然后沉积磁性电极材料，形成与N型电流垂直的磁场。本发明专利技术公开的一种氮化物发光二极管，依次包括衬底、缓冲层、N型氮化物、多量子阱、P型氮化物；还包含P型电极、N型电极、第一组磁性材料、第二组磁性材料和第三组磁性材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体光电器件领域，特别是一种氮化物发光二极管及其制作方法。
技术介绍
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。因P型Mg的离化效率低，导致空穴浓度低，P型氮化物的电流扩展差，电流容易积聚在电极周围，导致发光不均匀，发光效率偏低、ESD差等问题；而采用传统的ITO可以提升电流扩展，同时，会带来ITO透光率较差，导致ITO吸光，使发光强度下降等问题。另外，由于氮化物发光二极管的同质外延衬底价格昂贵且制备困难，一般采用蓝宝石、硅、SIC等衬底进行异质外延生长，而异质外延生长因晶格失配，容易产生大量的位错密度，导致器件的性能下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种氮化物发光二极管及其制作方法，在发光二极管的P型电极前后两侧蚀刻出第一组、第二组沟道，然后分别沉积方向相反的磁性电极材料，形成与电流方向垂直的磁场，通过洛伦磁力控制电流往P型电极的左右两侧进行扩展，提升电流的扩展和发光均匀性；另外，在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，然后沉积磁性电极材料，形成与N型电流垂直的磁场，控制N型电流向上移动，防止被缓冲层延伸的位错和缺陷俘获，减少非辐射复合，提升电子和空穴的复合效率，从而提升氮化物发光二极管的发光均匀性和发光效率。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术公开了一种氮化物发光二极管，依次包括衬底、缓冲层、N型氮化物、多量子阱、P型氮化物；还包含P型电极、N型电极、第一组磁性材料、第二组磁性材料和第三组磁性材料；氮化物发光二极管的P型电极前后两侧沉积第一组磁性材料和第二组磁性材料，形成与P型电流垂直的磁场，利用洛伦磁力控制电流往P型电极左右两侧扩展；还包含在蚀刻至N型电极的位置沉积第三组磁性材料，控制N型电流往上移动，形成N型隔离电流气。进一步的是：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO材质的衬底。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术公开了上述一种氮化物发光二极管的制作方法，包含以下步骤：（1）依次在衬底上外延生长缓冲层，N型氮化物，多量子阱和P型氮化物，得到外延片；（2）取出生长完的外延片，制作P型电极和N型电极；（3）在发光二极管的P型电极前后两侧均蚀刻出第一组沟道、第二组沟道，然后分别沉积方向相反的磁性电极材料，形成与电流方向垂直的磁场，通过洛伦磁力控制电流往P型电极的左右两侧进行扩展；第一组沟道内的磁性电极材料为第一组磁性材料、第二组沟道内的磁性电极材料为第二组磁性材料，分别形成第一组磁性材料磁场和第二组磁性材料磁场；（4）在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，然后沉积磁性电极材料，形成与N型电流垂直的磁场，控制N型电流向上移动；第三组沟道内的磁性电极材料为第三组磁性材料，形成第三组磁性材料磁场。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的步骤（3）的发光二极管的P型电极前后两侧分别为C/D和E/F，左右两侧为A/B，采用干法蚀刻，蚀刻出的第一组沟道和第二组沟道的深度为100～1000nm，宽度为100～5000nm，长度为1～100μm。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的第一组沟道的C侧沉积N磁极的磁性材料，D侧沉积S磁极的磁性材料，E侧沉积S磁极的磁性材料，F侧沉积N磁极的磁性材料，形成方向相反的磁场，且该磁场与P型电流的方向相垂直；当电流流通时，产生电磁感应的洛伦磁力，控制电流往P型电极左右两侧即A/B侧进行扩展，提升电流的扩展均匀性和发光均匀性。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的第一组沟道、第二组沟道沉积的磁性材料的厚度为50～1000nm；所述的第三组道沉积的磁性材料的厚度为100～5000nm。本实施例的参数范围能够较优的实现本专利技术的效果，这是我们根据实际试验以及创造性设计得出的结论。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的步骤（4）采用干蚀刻法在发光二极管的前后两侧C-E/D-F蚀刻出第三组沟道，沟道的深度为2～4μm，宽度为100～5000nm，长度为1～100μm。本实施例的参数范围能够较优的实现本专利技术的效果，这是我们根据实际试验以及创造性设计得出的结论。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的第三组沟道的C-E侧沉积N磁极的磁性材料，D-F侧沉积S磁极的磁性材料，形成与N型电流垂直的磁场，控制N型电流向上移动，形成N型隔离电流气，防止电子被缓冲层延伸的位错和缺陷俘获，避免产生非辐射复合，提升电子和空穴的复合效率。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的第三组道沉积的磁性材料的厚度为1μm。作为上述制作方法的一种优选实施方式：所述的P型电极前后两侧C/D和E/F沉积磁场强度不同的第一组磁性材料和第二组磁性材料。本专利技术有益效果是：本专利技术公开了一种氮化物发光二极管及其制作方法，在发光二极管的P型电极前后两侧蚀刻出第一组、第二组沟道，然后分别沉积方向相反的磁性电极材料，形成与电流方向垂直的磁场，通过洛伦磁力控制电流往P型电极的左右两侧进行扩展，提升电流的扩展和发光均匀性；另外，在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，然后沉积磁性电极材料，形成与N型电流垂直的磁场，控制N型电流向上移动，防止被缓冲层延伸的位错和缺陷俘获，减少非辐射复合，提升电子和空穴的复合效率，从而提升氮化物发光二极管的发光均匀性和发光效率。附图说明图1为现有技术中的氮化物发光二极管的结构和电流示意图。图2为现有技术中的氮化物发光二极管的俯视图。图3为本专利技术的一种具体实施例的发光二极管的俯视图。图4为本专利技术的一种具体实施例的发光二极管的立体图。图5为本专利技术的一种具体实施例的提升电流扩展的示意图。附图标记说明：100：衬底，101：缓冲层，102：N型氮化物，103：多量子阱，104：P型氮化物，105：N型电极，106：P型电极，107：第一组磁性材料磁场，107a：第一组磁性材料a，107b：第一组磁性材料b；108：第二组磁性材料磁场，108a：第二组磁性材料前a，108：第二组磁性材料b，109：第三组磁性材料磁场，109a：第三组磁性材料a，109b：第三组磁性材料b。具体实施方式下面结合附图及实施例描述本专利技术具体实施方式：如图3～5所示，其示出了本专利技术的具体实施方式，如图1和图2所示，因P型Mg的离化效率低，导致空穴浓度低，P型氮化物的电流扩展差，电流倾向于从P型流至N型，而芯片周围无电极区域的电流扩展差，电流容易积聚在电极周围，导致发光不均匀，发光效率偏低、ESD差等问题。另外，由于氮化物发光二极管的同质外延衬底价格昂贵且制备困难，一般采用蓝宝石、硅、SIC等衬底进行异质外延生长，而异质外延生长因晶格失配，容易产生大量的位错密度，如图1的101所示，导致器件的性能下降和发光强度的下降。本专利技术公开的一种氮化物发光二极管及其制作方法，如图3和4所示，依次包括衬底100、缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，P型氮化物104， N型电极105，P型电极106，第一组磁性材料，第二组磁性材料和第三组磁性材料；氮化物发光二极管的P型电极106前后两侧C/D和E/F沉积第一组和第二组磁性材料，形成与P型电流垂直的第一组磁性材料磁场107和第二组磁性材料磁场108，利用洛伦磁力控制电流往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物发光二极管，依次包括衬底、缓冲层、N型氮化物、多量子阱、P型氮化物；还包含P型电极、N型电极、第一组磁性材料、第二组磁性材料和第三组磁性材料；氮化物发光二极管的P型电极前后两侧沉积第一组磁性材料和第二组磁性材料，形成与P型电流垂直的磁场，利用洛伦磁力控制电流往P型电极左右两侧扩展；还包含在蚀刻至N型电极的位置沉积第三组磁性材料，控制N型电流往上移动，形成N型隔离电流气。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物发光二极管，依次包括衬底、缓冲层、N型氮化物、多量子阱、P型氮化物；还包含P型电极、N型电极、第一组磁性材料、第二组磁性材料和第三组磁性材料；氮化物发光二极管的P型电极前后两侧沉积第一组磁性材料和第二组磁性材料，形成与P型电流垂直的磁场，利用洛伦磁力控制电流往P型电极左右两侧扩展；还包含在蚀刻至N型电极的位置沉积第三组磁性材料，控制N型电流往上移动，形成N型隔离电流气。2.如权利要求1所述的一种氮化物发光二极管，其特征在于：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO材质的衬底。3.权利要求1～2任一所述的一种氮化物发光二极管的制作方法，包含以下步骤：（1）依次在衬底上外延生长缓冲层，N型氮化物，多量子阱和P型氮化物，得到外延片；（2）取出生长完的外延片，制作P型电极和N型电极；（3）在发光二极管的P型电极前后两侧均蚀刻出第一组沟道、第二组沟道，然后分别沉积方向相反的磁性电极材料，形成与电流方向垂直的磁场，通过洛伦磁力控制电流往P型电极的左右两侧进行扩展；第一组沟道内的磁性电极材料为第一组磁性材料、第二组沟道内的磁性电极材料为第二组磁性材料，分别形成第一组磁性材料磁场和第二组磁性材料磁场；（4）在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，然后沉积磁性电极材料，形成与N型电流垂直的磁场，控制N型电流向上移动；第三组沟道内的磁性电极材料为第三组磁性材料，形成第三组磁性材料磁场。4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于：所述的步骤（3）的发光二极管的P型电极前后两侧分别为C/D和E/F，左右两侧为A\...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星河，郑锦坚，
申请(专利权)人：王星河，
类型：发明
国别省市：福建;35