本发明专利技术公开了一种具电流注入调制层(currentmodulationlayer)的发光二极管之外延结构设计，具体的说是关于导入一种高阻值(highresistivity)的材料以改变注入电流传导路径。其主要的结构实施为分别在N型传导层或P型传导层中成长高阻值材料（如InxAlyGa1-x-yN），借由高温H2在反应炉内蚀刻（InSituEtching）直至露出部分电流传导路径，再分别成长N型或P型传导层于以覆盖而得。此设计无需二次外延即可形成电流注入调制层，此法使得注入电流在N型传导层与P型传导层具一更佳之扩展路径，更有效均匀扩散注入有源区层，进而增加发光效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，更具体的是一种具电流注入调制层(current modulation layer)氮化物发光二极管之外延结构设计。
技术介绍
在现有氮化镓发光二极管中,P侧电流由P型电极经由透明传导层(transparentconductive layer)注入P型传导层乃至进入有源区(active layer),然而由于P型传导层中电洞浓度(hole concentration)通常不高(介于IO16 IO17CnT3),且其迁移率(holemobility)也多在10cm2/Vs以下,如此,造成电流在P型传导层的分布不易均勻，往往会发生电流拥挤的现象(current crowding),容易有多余的热在此处产生,最终影响发光效率。此外，因为电极下方的高电流密度，其光强度相对高，然而其所发出的光，容易被电极遮蔽或反射进来而被材料所吸收，造成光输出功率的损失。另一方面，N型传导层虽然不具P型传导层那样严苛之电传导特性，在相对均匀之电流分布注入有源区的情况下，仍是可以得到较佳之发光效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具电流注入调制层(current modulation layer)的发光二极管之外延结构设计，具体的说是关于导入一种高阻值(high resistivity)的材料以改变注入电流传导路径，进而增加发光效率。其主要的结构实施为分别在N型传导层或P型传导层中成长高阻值材料(如InxAlyGai_x_yN)，借由高温H2在反应炉内蚀刻(In Situ Etching)直至露出部分电流传导路径，再分别成长N型或P型传导层于以覆盖而得。根据本专利技术的第一个方面，氮化物发光二极管，包含N型传导层，P型传导层，在N型传导层和P型传导层之间具有发光层；至少在N型传导层或P型传导层内包含一层电流注入调制层，其由具有开孔结构的氮化物绝缘材料层构成，所述开孔结构通过在外延生长的反应炉内通入H2蚀刻而成，用于电流传导。优先地，所述电流注入调制层的材料可以为未掺杂的InxAlyGai_x_yN，其中O ^ X ^ 0.1,0 ^ y ^ I, O ^ x+y ^ I，厚度可以取50nm 200nm，借由高温H2在反应炉内蚀刻(In Situ Etching)形成随机离散分布的开口结构,其分布密度为IxlO4 IxlO8cnT2,开孔结构的直径d为50nm 200nm。根据本专利技术的第二个方面，氮化物发光二极管的制作方法，通过外延生长方法沉积N型传导层，发光层和P型传导层，其特征在于:至少在N型传导层或P型传导层内形成一层电流注入调制层，其由具有开孔结构的氮化物绝缘材料层构成，所述开孔通过在外延生长的反应炉内通入H2蚀刻而成，用于传导电流。 优先地，所述电流注入调制层的材料为未掺杂的InxAlyGanyN (O ^ x ^ 0.1,O^ y ^ 1,0 ^ x+y ^ 1)，通过下面方法形成于N型传导层(或P型传导层)内:首先外延生长N型传导层(或P型传导层)；接着在N型传导层(或P型传导层)上沉积氮化物绝缘材料层；然后在外延生长的反应炉内通入H2蚀刻所述氮化物绝缘材料层直至露出部分N型传导层(或P型传导层)形成开口结构，用于电流传导；最后继续外延生长N型传导层(或P型传导层)，从而在N型传导层(或P型传导层)内形成电流注入调制层。其中，所述H2气氛的浓度可取4/順3 = 2.5 10，蚀刻的温度为900°C 1200 °C。本专利技术采用在外延生长过程中，直接在生长环境中采用H2高温蚀刻氮化物高阻绝缘材料形成电流传导路径，无需二次外延即可形成电流注入调制层之方法，此法使得注入电流在N型传导层与P型传导层具一更佳之扩展路径，更有效均匀扩散注入有源区层，进而增加发光效率。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。虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本专利技术，但本领域技术人员应当理解，并不旨在将本专利技术限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的权利要求书所定义的本专利技术的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。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展示了根据本专利技术实施的一种具电流注入调制层(current modulationlayer)的发光二极管之外延结构简图。图2展示了图1中的具电流注入调制层的剖面图和截面图。图3演示了采用图1所示的发光二极管外延结构制作成的LED芯片的电流传导路径。图4演示了现有发光二极管芯片的电流传导路径。图中各标号表不: 100:生长衬底；200:发光外延层；210:N型传导层；220:发光层；230:电子阻挡层；240:P型传导层；250:电流注入调制层；251:氮化物绝缘材料；252:开口部；301:N电极；302:P电极。具体实施例方式图4展示了传统氮化物发光二极管器件中的电流拥挤的现象(currentcrowding)，其电流分布密度不均衡，电极下面的电流密度最大，其光强度相对高，然而其所发出的光容易被电极遮蔽或反射进来而被材料所吸收，从而影响了器件的发光效率。因此，如何提高电流分布的均匀性成为业内的研究重点之一。中国专利ZL200410062825.2提出了一种在活性层的P型光导层内形成AlN电流狭窄层的氮化物半导体激光器。这种激光器的线条结构可按如下制造:首先，在MOCVD装置的反应炉内，在400 600°C下，在形成的元件上形成由AIN而构成的电流狭窄层，直达P型光导层，接着从反应炉内取出，通过使用碱性蚀刻液的光刻法形成条状开口部后，再装入MOCVD装置的反应炉内，生长P型光导层以埋没电流狭窄层的开口部，进一步依次层叠P型金属包层等。美国专利US7817692提出了一种在具有设置条状开口部的电流狭窄层的氮化镓系化合物半导体激光器，为了阻止蚀刻形成条状开口部的过程中过渡蚀刻破坏外延层，将电流狭窄层形成在Al比率小于前述电流狭窄层的半导体层上。前案技术均以条状(striped-shaped)氮化物半导体绝缘材料于氮化物雷射二极体N型传导层或P型传导层作为电流阻碍层，其都必须透过黄光微影(photolithography)及二次外延工艺方可完成。本专利技术主要以一次炉内外延成长完成N型传导区及P型传导区之电流调制层，在不需二次外延成长，不需额外工艺的情形下，将可节省时间成本及避免因为二次外延成长所造成之表面污染，而使良率下降。下面结合具体实施例和附图对本专利技术的具体实施进行详细说明。在下面实施例中，分别在N型传导层和P型传导层中形成电流注入调制层，应该理解为其仅是本专利技术的较佳实施例，并不限制P、N两侧均形成此结构，只要在N型传导层或P型传导层中形成亦可起到调制电流的效果。 请参考附图1，在生长衬底100上依次沉积有N型传导层210、发光层220和P型传导层240，构成发光外延层200。其中生长衬底100可以是蓝宝石、碳化硅、氮化镓等适于外延生长氮化物半导体材料层的材料。在N型传导层210与生本文档来自技高网...
【技术保护点】
氮化物发光二极管，包含N型传导层，P型传导层，在N型传导层和P型传导层之间具有发光层；至少在N型传导层或P型传导层内包含一层电流注入调制层，其由具有开孔结构的氮化物绝缘材料层构成，所述开孔结构通过在外延生长的反应炉内通入H2蚀刻而成，用于电流传导。
【技术特征摘要】
1.化物发光二极管，包含N型传导层，P型传导层，在N型传导层和P型传导层之间具有发光层；至少在N型传导层或P型传导层内包含一层电流注入调制层，其由具有开孔结构的氮化物绝缘材料层构成，所述开孔结构通过在外延生长的反应炉内通入H2蚀刻而成，用于电流传导。2.据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层的材料为未掺杂的InxAlyGa1-x-yN，其中O≤x≤0.1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。3.据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层的开孔结构为随机离散分布。4.据权利要求3所述的氮化物发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层的开孔结构位于所述氮化物绝缘材料层中晶格较差的区域。5.据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层开孔结构的分布密度为1xl04 1xl08 Cm-2。6.据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层的下表面距离P型传导层的下表面的距离为50nm-200nm。7.据权利要求1所述的氮化物发光二极管，其特征在于:所述电流注入调制层的厚度为 50nm 200nm。8.化物发光二极管的制作方法，通过外延生长方法沉积N型传导层，发光层和P型传导层，其特征在于:至少...
【专利技术属性】
技术研发人员：林文禹，叶孟欣，林科闯，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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