本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法。

背景技術(shù)：

在發(fā)光二極管中，從頂電極注入的電流會直接流入頂電極下方的有源區(qū)，因此有源區(qū)發(fā)出的光會被不透明的電極所遮蔽，導(dǎo)致發(fā)光二極管的光萃取效率降低。解決該問題的方法之一是在頂電極下方增加一層電流阻擋層。該電流阻擋層能夠阻止電流直接流入頂電極下方的有源區(qū)，使電流擴(kuò)展到未被頂電極所遮蔽的芯片區(qū)域，從而提高發(fā)光二極管的光萃取效率。

如圖1所示，在傳統(tǒng)的氮化鎵（GaN）發(fā)光二極管芯片的制作工藝中，在襯底1上使用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）生長基礎(chǔ)GaN外延層2，經(jīng)過光刻和電感耦合等離子體（ICP）刻蝕制作出臺面，然后使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）在基礎(chǔ)GaN外延層2上生長一層SiO₂絕緣層，再采用光刻和化學(xué)腐蝕的方法，將SiO₂絕緣層部分刻蝕掉，只留下與頂電極5相對應(yīng)的部分，這部分被留下的SiO₂絕緣層就是傳統(tǒng)的電流阻擋層3，再然后使用電子束蒸鍍（E-Gun）或者濺射（sputter）的方法生長ITO透明導(dǎo)電層4，最后制作頂電極5和側(cè)面電極6。

采用上述傳統(tǒng)方法制作的電流阻擋層有三個弊端：

（1）基礎(chǔ)GaN外延層2與SiO₂電流阻擋層3屬于不同種材料，兩者之間的結(jié)合力較弱；

（2）使用PECVD生長SiO₂絕緣層之前，需要對基礎(chǔ)GaN外延層2的表面進(jìn)行清潔，若清潔不徹底就會使基礎(chǔ)GaN外延層2的表面受到污染，導(dǎo)致基礎(chǔ)GaN外延層2與SiO2電流阻擋層3之間的結(jié)合力變?nèi)酰?/p>

（3）SiO2電流阻擋層3無法使用MOCVD直接生長，而需要另外使用PECVD機(jī)臺進(jìn)行生長，從而增加了整個制作流程的工藝步驟，因此也增加了發(fā)光二極管的制作成本。

有鑒于此，為了克服上述缺陷，本發(fā)明人提出一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管及其制作方法，通過在基礎(chǔ)的GaN外延層上再生成一高阻值GaN外延層進(jìn)而形成高阻值GaN電流阻擋層，使其能夠阻擋電流，從而解決了GaN外延層與電流阻擋層結(jié)合力較弱的問題，并且提高了發(fā)光二極管產(chǎn)品的制作效率，降低制作成本。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管，由襯底、基礎(chǔ)GaN外延層、高阻值GaN電流阻擋層、透明導(dǎo)電層、頂電極和側(cè)面電極組成；在襯底上依次生長基礎(chǔ)GaN外延層和高阻值GaN外延層，將基礎(chǔ)GaN外延層部分刻蝕掉形成臺面，將高阻值GaN外延層部分刻蝕掉形成高阻值GaN電流阻擋層，在臺面和高阻值GaN電流阻擋層上覆蓋透明導(dǎo)電層，在透明導(dǎo)電層上設(shè)置與高阻值GaN電流阻擋層對應(yīng)的頂電極，在臺面的側(cè)方設(shè)置側(cè)面電極。

所述高阻值GaN電流阻擋層采用摻雜有Fe元素的GaN材料。

所述Fe元素來源于金屬有機(jī)源，其可以是二茂鐵。

所述高阻值GaN電流阻擋層中Fe元素的濃度范圍為1x10¹⁸cm^-3-1x10²⁰cm^-3。

所述高阻值GaN電流阻擋層中Fe元素的濃度范圍為5x10¹⁸cm^-3到5x10¹⁹cm^-3。

所述高阻值GaN電流阻擋層的厚度范圍為50-10000?。

所述高阻值GaN電流阻擋層的厚度范圍為500-5000?。

所述基礎(chǔ)GaN外延層至少包含由下至上排列的緩沖層、非故意摻雜層、N型層、有源層、電子阻擋層和P型層。

一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、在襯底上采用MOCVD生長基礎(chǔ)GaN外延層；

步驟二、在基礎(chǔ)GaN外延層上采用MOCVD生長高阻值GaN外延層；

步驟三、在基礎(chǔ)GaN外延層上光刻和ICP刻蝕制作出臺面，同時將高阻值GaN外延層部分刻蝕掉，留下位于臺面上的部分作為高阻值GaN電流阻擋層；

步驟四、在臺面以及高阻值GaN電流阻擋層上采用E-Gun或sputter方法生長透明導(dǎo)電層；

步驟五、將頂電極設(shè)置在透明導(dǎo)電層上且使頂電極位于高阻值GaN電流阻擋層的正上方，將側(cè)面電極設(shè)置在臺面的側(cè)方。

所述高阻值GaN外延層的生長溫度為800-1100℃，生長壓力為50-500Torr。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、基礎(chǔ)GaN外延層與高阻值GaN電流阻擋層屬于同類材料，基礎(chǔ)GaN外延層與高阻值GaN電流阻擋層之間比傳統(tǒng)的基礎(chǔ)GaN外延層與SiO₂電流阻擋層之間有更好的粘附性；

二、由于高阻值GaN電流阻擋層是直接在基礎(chǔ)GaN外延層上外延生長的，對于基礎(chǔ)GaN外延層與高阻值GaN電流阻擋層可采用同樣的方法來生長，如都采用MOCVD，在生長高阻值GaN電流阻擋層之前不需要對基礎(chǔ)GaN外延層的表面進(jìn)行清潔，因此也就減小了基礎(chǔ)GaN外延層的表面受到污染的概率，進(jìn)一步提高了基礎(chǔ)GaN外延層與高阻值GaN電流阻擋層之間的結(jié)合力；

三、進(jìn)一步，高阻值GaN電流阻擋層是直接在MOCVD中外延生長的，不需要另外使用PECVD機(jī)臺進(jìn)行生長，從而減少了整個制作流程的工藝步驟，因此提高了發(fā)光二極管產(chǎn)品的制作效率。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明發(fā)光二極管制作時生長出基礎(chǔ)GaN外延層和高阻值GaN外延層時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

標(biāo)號說明

襯底1，基礎(chǔ)GaN外延層2，電流阻擋層3，透明導(dǎo)電層4，頂電極5，側(cè)面電極6；

襯底10，基礎(chǔ)GaN外延層20，臺面20a，高阻值GaN外延層30，高阻值GaN電流阻擋層30a，透明導(dǎo)電層40，頂電極50，側(cè)面電極60。

具體實施方式

如圖3所示，本發(fā)明揭示的一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管，由襯底10、基礎(chǔ)GaN外延層20、高阻值GaN電流阻擋層30a、透明導(dǎo)電層40、頂電極50和側(cè)面電極60組成；在襯底10上依次生長基礎(chǔ)GaN外延層20和高阻值GaN外延層30，將基礎(chǔ)GaN外延層20部分刻蝕掉形成臺面20a，將高阻值GaN外延層30部分刻蝕掉形成高阻值GaN電流阻擋層30a，在臺面20a和高阻值GaN電流阻擋層30a上覆蓋透明導(dǎo)電層40，在透明導(dǎo)電層40上設(shè)置與高阻值GaN電流阻擋層30a對應(yīng)的頂電極50，在臺面的側(cè)方設(shè)置側(cè)面電極60。

其中，高阻值GaN電流阻擋層30a采用摻雜有Fe元素的GaN材料，F(xiàn)e元素來源于金屬有機(jī)源，其可以是MO源中的二茂鐵。非故意摻雜的GaN外延層一般呈現(xiàn)N型，而Fe元素在GaN中形成深受主能級成為電子陷阱，因此可以補(bǔ)償GaN中的背景載流子，從而形成高阻值的絕緣GaN材料。

本實施例中，高阻值GaN電流阻擋層30a中Fe元素的濃度范圍為1x10¹⁸cm^-3-1x10²⁰cm^-3，優(yōu)選的，高阻值GaN電流阻擋層30a中Fe元素的濃度范圍為5x10¹⁸cm^-3到5x10¹⁹cm^-3。所述高阻值GaN電流阻擋層的厚度范圍為50-10000?，優(yōu)選的，所述高阻值GaN電流阻擋層的厚度范圍為500-5000?，1?=10^-7mm。

所述基礎(chǔ)GaN外延層20至少包含由下至上排列的緩沖層、非故意摻雜層、N型層、有源層、電子阻擋層和P型層。

一種具有高阻值GaN電流阻擋層的發(fā)光二極管的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、在襯底10上采用MOCVD生長基礎(chǔ)GaN外延層20；

步驟二、在基礎(chǔ)GaN外延層20上采用MOCVD生長高阻值GaN外延層30；生長上述基礎(chǔ)GaN外延層20和高阻值GaN外延層30后，結(jié)果如圖2所示；

步驟三、在基礎(chǔ)GaN外延層20上光刻和ICP刻蝕制作出臺面20a，同時將高阻值GaN外延層30部分刻蝕掉，留下位于臺面上的部分作為高阻值GaN電流阻擋層30a；

步驟四、在臺面20a以及高阻值GaN電流阻擋層30a上采用E-Gun或sputter方法生長透明導(dǎo)電層40；

步驟五、最后，將頂電極50設(shè)置在透明導(dǎo)電層40上且使頂電極50位于高阻值GaN電流阻擋層30a的正上方，將側(cè)面電極60設(shè)置在臺面20a的側(cè)方，得到如圖3所示的發(fā)光二極管。

其中，所述高阻值GaN外延層30的生長溫度為800-1100℃，生長壓力為50-500Torr。

以上僅為本發(fā)明的具體實施例，并非對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。凡依本案的設(shè)計思路所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。