[发明专利]一种发光二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种发光二极管及其制造方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。发光二极管是由III-IV族化合物，如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子(少子)一部分与多数载流子(多子)复合而发光。

LED的寿命及发光效率问题是目前研究的热点。LED光谱的衰退现象是引起LED寿命缩短的重要原因，因而LED光谱的衰退现象能够明显影响到LED产品的性能。引起光谱的衰退的原因有几个方面，一个方面是由于高的外加电流应力导致的LED内部结温的增加，发光区域非辐射复合中心的增加，造成光谱的衰退；第二个方面是由于P-N结过多的热量致使荧光粉转化效率降低的结果，从而引起LED光谱的衰退。

现有的LED均将透明导电层直接制作于P-GaN层上，并使其形成欧姆接触，然而，这样的结构容易由于接触不均匀而使在LED发光区域的电流密度有较大的差异，由于不均匀的外加电流应力导致的LED内部某些区域的结温的过高，发光区域非辐射复合中心的增加，容易造成LED光谱的衰退，并且由于电流密度的不均匀，也影响了LED发光效率的提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制造方法，用于解决现有技术中由于电流密度不均匀而导致LED发光效率降低，且容易引起LED衰退现象产生的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光二极管的制造方法，至少包括步骤：

1)提供一半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成至少包括N-GaN层、量子阱层及P-GaN层的发光外延结构；

2)在所述P-GaN层上制作具有按预设图形排列的孔洞的图形导电薄膜，且使所述图形导电薄膜与所述P-GaN层形成非欧姆接触；

3)在所述图形导电薄膜及孔洞上制作透明导电层，并使所述透明导电层通过所述孔洞与所述P-GaN层形成欧姆接触；

4)制作P电极及N电极以完成所述发光二极管的制造。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种可选方案，所述图形导电薄膜的材料为N-GaN、u-GaN或绝缘材料与透明导电材料所形成的复合材料。

优选地，所述绝缘材料为SiO₂或Si₃N₄，所述透明导电材料为ITO、ATO、FTO或AZO。

在本发明的发光二极管的制造方法中，所述图形导电薄膜可透过波长范围为400～600nm的可见光。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种可选方案，所述预设图形排列的孔洞为按矩形阵列排列的孔洞。

作为本发明的发光二极管的制造方法的一种可选方案，所述预设图形排列的孔洞为具有多排纵向排列的孔洞，且相邻的两排孔洞位错排列。

优选地，所述孔洞的形状为圆形、椭圆形、矩形、多边形或圆角多边形。

在本发明的发光二极管的制造方法所述步骤2)中，先在所述P-GaN层上沉积一层导电薄膜，然后制备光刻图形并对所述导电薄膜进行刻蚀，以形成所述图形导电薄膜。

在本发明的发光二极管的制造方法所述步骤4)中，刻蚀所述透明导电层、图形导电薄膜、P-GaN层及量子阱层以获得一裸露的N-GaN平台，然后在所述N-GaN平台上制备N电极，然后在所述透明导电层上制备P电极。

在本发明的发光二极管的制造方法中，所述半导体衬底为蓝宝石衬底或蓝宝石图形衬底。

本发明还提供一种发光二极管，至少包括：

发光外延结构，包括N-GaN层、结合于所述N-GaN层的量子阱层及结合于所述量子阱层的P-GaN层，其中，所述N-GaN层与P-GaN层呈台阶结构，所述N-GaN层上具有N电极；

图形导电薄膜，结合于所述P-GaN层且具有按预设图形排列的孔洞，其中，所述图形导电薄膜与所述P-GaN层形成非欧姆接触；