[发明专利]发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种发光二极管及其制备方法。

背景技术

发光二极管（英文缩写为LED）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光结构，近年来，以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料受到了人们的广泛关注和大力研究，在大功率电子器件领域取得了显著的优势，并在近几年来取得了突破性的进展。

如附图1所示，传统的GaN基发光二极管结构，至少包括：N型层10、有源(MQW)层20、P型电子阻挡层30、低温P型GaN型40、高温P型GaN层50和P型接触层60，以及分别位于P型接触层60上的P电极70。由于P电极70与外延层的接触面积较小，当器件工作时，电流容易集中在电极附近而不利与电流的横向扩展，造成电流拥堵现象，因此，随着电压的升高，P电极70附近区域容由于电流的拥堵而易引起发光器件局部过热击穿。同时，高温P型GaN层50的生长温度为900~1050℃，该生长温度较高，会对已经生长完成的MQW层20造成结构内损伤，且其厚度为40~300nm，具有吸光性，从而降低了LED器件的发光效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光二极管及其制备方法，用于解决现有技术中高温P型GaN层的吸光作用及电流横向扩展能力差造成的电流拥堵现象，改善LED器件的抗静电能力，提高其发光效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种发光二极管，至少包括：N型层、有源层、及位于有源层之上的低温P型GaN层和P型接触层，其特征在于：于所述低温P型GaN层和P型接触层之间插入一非P型氮化物层，所述非P型氮化物层包括u型氮化物层和n型氮化物层，所述u型氮化物层包括第一u型氮化物层和能带高于所述第一u型氮化物层的第二u型氮化物层，所述第一u型氮化物层与第二u型氮化物层的界面处形成二维电子气，所述n型氮化物层提高所述二维电子气浓度。

优选的，所述第一u型氮化物层与所述第二u型氮化物层界面处具有三角形极化带，所述二维电子气形成于三角形极化带内，当注入电流时，所述二维电子气增加电流的横向扩展能力。

优选的，所述第一u型氮化物层材料为u-GaN，第二u型氮化物层材料为u-Al_xGa_1-xN，n型氮化物层材料为n-Al_yGa_1-yN，其中，0＜x≤1，0≤y＜1。

优选的，所述u-Al_xGa_1-xN材料中，Al组分为5%~35%。

优选的，所述u型氮化物层为一对或者多对第一u型氮化物层和第二u型氮化物层。

优选的，所述n型氮化物层中n型杂质浓度为2×10¹⁷~1×10¹⁹/cm³。

优选的，所述第一u型氮化物层的厚度为1~30nm。

优选的，所述第二u型氮化物层的厚度为1~25nm。

优选的，所述n型氮化物层的厚度为1~25nm。

优选的，所述低温P型GaN层、P型接触层和非P型氮化物层的厚度小于等于1000Å。此外，本发明还提供了一种发光二极管的制备方法，至少包括依次沉积N型层、有源层、低温P型GaN层、P型接触层的步骤，其特在于：在沉积P型接触层之前还包括沉积一非P型氮化物层的步骤，所述非P型氮化物层包括依次沉积的第一u型氮化物层、第二u型氮化物层和n型氮化物层，所述第一u型氮化物层与第二u型氮化物层的界面处形成二维电子气，所述n型氮化物层提高所述二维电子气浓度。

优选的，所述第一u型氮化物层与所述第二u型氮化物层界面处具有三角形极化带，所述二维电子气形成于三角形极化带内，当注入电流时，所述二维电子气增加电流的横向扩展能力。

优选的，所述第一u型氮化物层材料为u-GaN，第二u型氮化物层材料为u-Al_xGa_1-xN，n型氮化物层材料为n-Al_yGa_1-yN，其中，0＜x≤1，0≤y＜1。

本发明至少具有以下有益效果：

（1）使用非P型氮化物层取代高温P型GaN层，通过减薄P型层提升发光二极管的外部光萃取效率。

（2）u型氮化物层中的二维电子气增加了电流的横向扩展能力，改善电流拥堵引起的器件局部过热易击穿特征，提升LED器件的抗静电能力。