发光二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管及其制作方法，其中所述发光二极管依次包括：N型导通层、发光层和P型导通层，所述N型导通层分布有Al点。本发明专利技术可以藉由外延生长气氛的控制，在N型传导层稳定形成富铝点的分布，整个外延LED结构的表面仍保持平整，一方面可以有效降低正向电压，另一方面提升了高电流密度下的发光效率。

Light emitting diode and its fabrication method

The invention provides a light-emitting diode and its manufacturing method, wherein the LED comprises N conduction layer, light-emitting layer and P conduction layer, and the N type conduction layer is distributed with Al points. The invention can stabilize the distribution of aluminum rich points in the N conduction layer by controlling the epitaxial growth atmosphere, and the surface of the entire epitaxial LED structure remains smooth. On the one hand, it can effectively reduce the forward voltage, and on the other hand, enhance the luminous efficiency under high current density.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管及其制作方法
本专利技术涉及氮化镓半导体器件外延领域，具体涉及一种具有富铝点（Al-richdots）的发光二极管。
技术介绍
发光二极管（LED，LightEmittingDiode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。一般具有蓝宝石衬底的正装芯片，由于散热的问题，容易过热使得芯片烧毁，因此相对无法操作在高的电流密度下。现阶段高功率垂直发光二极管是作为高电流操作的主要芯片型态，进一步发展出了垂直导通薄膜芯片发光二极管(VTFLED)。在紫外固化领域，垂直导通薄膜芯片发光二极管作为主要的发光光源，其一般操作于高电流以达高输出光功率，具有高可靠性，高热态操作稳定性。目前高功率紫外光源的设计除建立在这样的芯片型态上，对于外延结构设计的要求更高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种发光二极管结构，其可以满足高电流密度下达到高输出光功率，并且有效降低了正向电压。本专利技术的技术方案为：发光二极管，依次包括：N型导通层、发光层和P型导通层，其特征在于：所述N型导通层分布有Al点。优选地，所述发光层的发光波长为360~420nm。优选地，所述Al点的密度为1×107/cm2以上。优选地，所述Al点的高度为1~10nm。优选地，所述P型导通层的粗糙度为1nm以下。在一些实例中，所述发光二极管还可包括位于所述N型导通层和发光层之间的超晶格层和位于所述发光层与P型导通层之间的P型电子阻挡层，所述超晶格层位于，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，且第三子层的能隙Eg3大于所述电子阻挡层的能隙Eg4。优选地，所述超晶格层的每个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层。所述超晶格层的至少三个周期包括所述第一子层、所述第二子层和所述第三子层。优选地，所述超晶格层的至少一个周期结构为InGaN/AlGaN/AlN、GaN/AlGaN/AlN或者InGaN/GaN/AlN。优选地，所述超晶格的周期结构数为3~30。优选地，所述周期结构为InGaN/AlGaN/AlN，其中第一子层的In组分为0~20%，第二子层的Al组分的取值范围为0~30%。本专利技术同时提供了一种发光二极管的制作方法，包括依次形成N型导通层、发光层和P型导通层，其特征在于：形成的N型导通层分布有铝点，其密度为1×107/cm2以上。进一步地，通过控制所述N型导通层的生长条件从而在N型导通层形成Al点，具体如下：生长温度为900℃以上，V/III的比率为200以上，TMA/(TMG+TMA)气相比为10%以上。本专利技术可以藉由外延生长气氛的控制，在N型传导层稳定形成富铝点的分布，整个外延LED结构长完外延表面仍保持平整，一方面可以有效降低正向电压，另一方面提升了高电流密度下的发光效率。本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他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。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1是一种常规发光二极管的外延结构的SIMS成分轮廓分析图。图2为本专利技术第一个较佳实施例之发光二极管的结构示意图。图3为图2所示发光二极管的波长-亮度散点图。图4是图2所示发光二极管与常规结构的热冷态因子对比图。图5显示了图1所示发光二极管的一种变形。图6为本专利技术第二个较佳实施例的发光二极管的结构示意图。图7为图6所示发光二极管的N型导通层表面的AFM图。图8为图6所示发光二极管的外延结构表面的AFM图。图9显示了图6所示发光二极管的V-I的曲线图。图10显示了图6所示发光二极管的L-I的曲线图。具体实施方式下面便结合附图对本专利技术若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本专利技术保护范围不构成任何限制。应当理解，本专利技术所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本专利技术。如本专利技术所使用的，单数形式“一”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除上下文清楚地表明之外。应进一步理解，当在本专利技术中使用术语“包含”、"包括"、“含有”时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或封装件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、封装件、和/或它们的组合的存在或增加。除另有定义之外，本专利技术所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本专利技术所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本专利技术中明确如此定义之外。现有的LED外延结构中，广泛采用P型电子阻挡层(ElectronBlockingLayer，简称EBL)技术，用以阻挡电子，防止溢流。目前已发展出各种不同型态的电子阻挡层，如带隙渐变式(AlSlopeEBL)、带隙堆叠超晶格式(AlGaN/GaN、AlN/AlGaN、AlGaN/InGaN等超晶格结构)、极化电场调整式(AlInNEBL)等。然而，电子阻挡层的一个大原则，通常为在整个外延结构除底层外(深紫外LED中AlNbulk底层带隙为整个外延结构中最高)，在最靠近活性层(activelayer,MQW)后的最高带隙层，作用为防止电流溢出MQW，提高辐射复合率(Radiative-Recombinationrate)。外延技术发展至今，P型电子阻挡层在外延结构设计中较难满足高亮度的需求。下面部分实施例公开了一种具有高带隙(EnergyBandgap,简称Eg)超晶格的发光二极管，在发光层与N型传导之间加入一超晶格层，此超晶格层之带隙高于P型电子阻挡层的带隙，为整个外延结构中最高，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，该种发光二极管可以满足高电流密度下达到高输出光功率，并且具有高可靠性，高热态操作稳定性。由一般外延结构的SIMS成分轮廓分析可得到Al/In/Ga等三族元素相对强度，由Al/In两个元素的强度高低能够得知带隙高低，Al多则带隙高，In多则带隙低。分析现有的紫外发光二极管的SIMS图，现有外延结构中，P型电子阻挡层的Al强度为整个LED外延结构最高，也就是意味P型电子阻挡层的带隙为整个LED外延结构，如图1所示。而在现有的LED外延结构中，位于n型导通层与发光层之间的超晶格层（SL）的通常为InGaN/AlGaN，Al强度远低于P型电阻挡层的Al，并且还含有In元素，形成的带隙将低于电子阻挡层的能隙。图2显示了本专利技术第一个较佳实施例的发光二极管结构示意图，其结构由下至上依次包括：N型导通层110、超晶格层120、发光层130、P型电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光二极管，依次包括：N型导通层、发光层和P型导通层，其特征在于：所述N型导通层分布有Al点。

【技术特征摘要】
1.发光二极管，依次包括：N型导通层、发光层和P型导通层，其特征在于：所述N型导通层分布有Al点。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光层的发光波长为360~420nm。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述Al点的密度为1×107/cm2以上。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述Al点的高度为1~10nm。5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述P型导通层的表面粗糙度为1nm以下。6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：包括位于所述N型导通层和发光层之间的超晶格层和位于所述发光层与P型导通层之间的P型电子阻挡层，所述超晶格层由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，且第三子层的能隙Eg3大于所述电子阻挡层的能隙Eg4。7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于：所述超晶格层的每个周期结构包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文禹，叶孟欣，罗云明，曾建尧，张中英，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35