[发明专利]设有电流阻绝层的发光二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及发光二极管，具体是指一种设有电流阻绝层的发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管作为一种新型的照明元件因其具有亮度和光效率高等优点得到了广泛的应用。传统发光二极管的芯片结构一般由下至上依次包括衬底层、缓冲层、n型半导体外延层、多重量子阱、p型半导体外延层和透明导电层，n型半导体外延层和透明导电层上分别设有金属n电极和p电极，p电极设在发光区上并占据了一定的面积，在p电极和透明导电层的布置中，其中大部分电流会聚集在电极的正下方，而不能很好的横向运输，造成了发光区大部分的光产生在电极的正下方，而这部分产生的光也大多被金属电极阻挡和吸收了，不仅不能发射出去，反而在内部产生大量的热量，对发光二极管的寿命和性能造成很大的影响。

针对这种出光效率低、热性能差的问题，有些文献提出了设置电流阻绝层的解决方案，即在芯片的结构中引入电流阻绝层以防止电流在电极正下方聚集。

而以往电流阻绝层的制作方法是在p型半导体外延层上沉积一层绝缘层，通过光刻的工艺来定义电流阻绝区，然后再采用化学湿蚀刻的方式将电流阻绝区以外的绝缘层去除。而这种方法沉积的氧化物绝缘层一般致密性和硬度方面不是很理想。此外，还有一种制作电流阻绝层的方法是在p型半导体外延层里面电极的正下方，采用离子植入或扩散的方法形成电流阻绝层，此方法形成的电流阻绝层的厚度和结构很难精确的控制，导致电极下方仍有电流扩展，不能完全的阻挡电流在电极下方的输运，而且离子植入和扩散工艺复杂，成本也高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种具有致密性和硬度较为理想且制作工艺简单、成本较低的设有电流阻绝层的发光二极管及其制作方法。 

本发明的第一问题的技术解决方案是，提供一种设有电流阻绝层发光二极管，包括由下至上依次排列的n型半导体外延层、多重量子阱和p型半导体外延层，所述的p型半导体外延层上还设有掺杂硅的n型半导体外延薄层，所述的掺杂硅的n型半导体外延薄层上定义的发光区内设有电流阻绝层，所述的掺杂硅的n型半导体外延薄层和电流阻绝层上设有透明导电层，所述的透明导电层上设有p电极，所述的n型半导体外延层上设有n电极。

采用上述方案后，相比之前的芯片结构本发明的设有电流阻绝层的发光二极管在p型半导体外延层上还设有掺杂硅的n型半导体外延薄层，这样在制作时可利用该掺杂硅的n型半导体外延薄层采用等离子体表面处理的方式制作电流阻绝层，克服了沉积氧化物绝缘层带来的致密性和硬度方面的不足，同时也避免了离子注入和扩散工艺对电流阻绝层厚度和结构很难控制的缺陷。

作为优选，所述的电流阻绝层的形状可以为圆形、方形、电极图形或网状图形中一种。

本优选方案中电流阻绝层的形状可根据对应电极的形状制作为与其对应的一种，通常来说，电流阻绝层所占的面积要大于等于电极所占的面积。

较佳的，所述的电流阻绝层可随意或规则的分布在p型半导体外延层上。

作为优选，所述的掺杂硅的n型半导体外延薄层的厚度为10??～100??。合适的掺杂硅的n型半导体外延薄层的厚度有利于形成有效的电流阻绝层。

作为优选，所述的掺杂硅的n型半导体外延薄层中硅的浓度为1×10¹⁷cm^-3至1×10²⁰cm^-3，合适的硅浓度能够有效提高电流阻绝层的生成效率，进而提升发光二极管的出光效率。

针对第一个技术问题所提供的技术解决方案，本发明提供上述设有电流阻绝层的发光二极管的制作方法，包括以下步骤：

       a. 在p型半导体外延层上再外延成长掺杂硅的n型半导体外延薄层；

b. 在n型半导体外延薄层上定义发光区并去除发光区以外的部分至n型半导体外延层；

c. 在发光区内定义电流阻绝区，在放入等离子体机台内，机台内的外加射频将通入反应腔内的气体解离成电浆，电浆与掺杂硅的n型半导体外延薄层表面发生化学反应，于所定义的电流阻绝区处形成电流阻绝层；

d. 在掺杂硅的n型半导体外延薄层和电流阻绝层上蒸镀透明导电层；

e. 在电流阻绝区范围内的透明导电层上制作p电极，在暴露出的n型半导体外延层上制作n电极。

采用上述方案后，本发明的设有电流阻绝层的发光二极管在制作电流阻绝层时采用等离子体表面处理的方式，具有高效快速的同时，电流阻绝效果好且成本较低。

作为优选，所述的步骤b和步骤c中所述的定义发光区和定义电流阻绝区采用光刻的工艺进行定义。