一种氮化物发光二极管及其制作方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】
一种氮化物发光二极管及其制作方法
技术领域
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是: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。
[0004]根据本发明的第一个方面，本发明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。
[0005]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。
[0006]根据本发明的第二个方面，本发明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。
[0007]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?lOOOnm，宽度为100?5000nm，长度为I?ΙΟΟμ??ο
[0008]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Α/Β侧进行扩展，提升电流的扩展均匀性和发光均匀性。
[0009]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?I OOOnm;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发明的效果，这是我们根据实际试验以及创造性设计得出的结论。
[0010]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?4μηι，宽度为100?5000nm，长度为I?ΙΟΟμπι。本实施例的参数范围能够较优的实现本发明的效果，这是我们根据实际试验以及创造性设计得出的结论。
[0011 ]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。
[0012]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 Iym ο
[0013]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。
[0014]本发明有益效果是:
本发明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】
[0015]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。
[0016]图2为现有技术中的氮化物发光二极管的俯视图。
[0017]图3为本发明的一种具体实施例的发光二极管的俯视图。
[0018]图4为本发明的一种具体实施例的发光二极管的立体图。
[0019]图5为本发明的一种具体实施例的提升电流扩展的示意图。
[0020]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 ,10%:第三组磁性材料b。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及实施例描述本发明【具体实施方式】:
如图3?5所示，其示出了本发明的【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。
[0022]本发明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P型电极左右A/B两侧扩展，提升电流的扩展和发光均匀性；另外，蚀刻至N型电极的位置沉积第三组磁性材料109a/109b，控制N型电流往上移动，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。
[0023]在一些优选实施例中，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、ZnO材质的衬底。这些材质都是非常适合外延生长的衬底。
[0024]—种氮化物发光二极管的制作方法，如图3和4所示，包含以下步骤:(I)依次在衬底100上外延生长缓冲层101，N型氮化物102，多量子阱103，P型氮化物104; (2)取出生长完的外延片，制作N型电极105和P型电极106; (3)在发光二极管的P型电极前后C/D和E/F两侧蚀刻出第一组、第二组沟道，深度为300nm，宽度为Ιμπι，长度为ΙΟμπι，然后第一组沟道的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，厚度均为200nm，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，效果如图5所示。(4)在发光二极管的前后两侧蚀刻出第三组沟道，深度为3μπι，宽度为2μπι，长度为20μπι，第三组沟道的C_E侧(C_E是指沿着C侧和E侧均设置，也就是第三组沟道由C侧位置一致延伸到E侧，参照附图3;D-F侧也为同样示意，不再赘述)沉积N磁极的磁性材料，D-F侧沉积S磁极的磁性材料，厚度为Ιμπι，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，效果如图5所示。
[0025]更进一步的精确调控电流的电流扩展如图5所示，P型电极前后两侧C/D和E/F可以进行细分，沉积磁场强度不同的第一组和第二组磁性材料，精确地控制磁场强度BI/B2……/Bn和B I’ /B2 ’……Bn ’，可以更精确地调控电流的扩展效果。“B I……Bn”以及“BI’……Bn’”是指将第一组磁性材料和第二组材料分布成不同磁性强度的段，每段均为不同的标记。
[0026]上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。
[0027]不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
【主权项】
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/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?lOOOnm，宽度为100?5000nm，长度为I?ΙΟΟμ??ο5.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于: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Α/Β侧进行扩展，提升电流的扩展均匀性和发光均匀性。6.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于: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?100nm;所述的第三组道沉积的磁性材料的厚度为100?5000nmo7.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于: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?4μηι，宽度为100?5000nm，长度为I?ΙΟΟμπι。8.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于: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。9.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于:所述的第三组道沉积的磁性材料的厚度为 Iym ο10.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于: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。
【文档编号】H01L33/36GK105938865SQ201610559826
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年7月16日
【发明人】王星河, 郑锦坚
【申请人】王星河