正装发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种正装发光二极管及其制备方法，在透明导电层的第一部分与外延层之间形成透明电介质层，透明导电层的第一部分、透明电介质层及外延层可以构成MIS电容结构，而透明导电层的第二部分用于欧姆接触和电流扩展，可以令第二电极连接相对较高的电位，第三电极连接相对较低的电位，使得外延层中的发光层发光，同时，令第一电极连接相对较高的电位，令第三电极连接相对较低的电位，使得电子从第一半导体层向发光层聚集，空穴从第二半导体层向发光层中聚集，且透明导电层的第一部分和第二部分利用不同工作原理提高了空穴注入效率，增加发光层中的辐射复合效率，在不降低辐射复合发光的透射效率的同时提高了光电转化效率，且成本较低。且成本较低。且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
正装发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种正装发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管的光电转化效率的提升是目前备受关注的技术重点，尤其对于III
‑
N族材料(III族材料与氮元素形成的化合物材料，如GaN、AlGaN等材料)体系的发光二极管而言，由于III
‑
N族材料的P型掺杂激活相对困难，导致外延层的P型半导体层的空穴浓度比N型半导体层的电子浓度低一到两个数量级，且空穴的有效质量也大于电子的有效质量，同时空穴的迁移率也显著低于电子，因此如何获得较高的空穴浓度和较好的空穴注入效果是解决发光二极管的光电转化效率的关键问题之一。
[0003]对于传统的正装发光二极管而言，一般都会采用透明导电层进行欧姆接触以及电流扩展，实现高效空穴注入的同时使发光面具有较高的透光效率，然而当正装发光二极管的尺寸较大时，透明导电层的电流扩展效果有限，同时，若是正装发光二极管工作在大电流密度下，透明导电层的电流扩展效果会进一步降低，从而导致空穴注入效果不佳。目前，可以通过增加透明导电层的厚度以增加电流扩展效果，但同时又会增加光吸收，导致光透射效率下降；还可以利用透明导电层
‑
超薄金属
‑
透明导电层的夹层结构替换常规的透明导电层，但制备过程中使用到的溅射工艺会损伤P型半导体层的表面，同时夹层结构的工艺参数调试困难、成本也较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种正装发光二极管及其制备方法，以解决现有的正装发光二极管的光电转化效率较低的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种正装发光二极管，包括：
[0006]衬底；
[0007]外延层，位于所述衬底上，包括由下至上依次设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层；
[0008]透明电介质层，位于部分所述第二半导体层上；
[0009]透明导电层，包括位于所述透明电介质层上的第一部分以及位于部分所述第二半导体层上的第二部分，所述透明导电层的第一部分、所述透明电介质层及所述外延层构成MIS电容结构；以及，
[0010]第一电极、第二电极和第三电极，分别与所述透明导电层的第一部分、所述透明导电层的第二部分及所述第一半导体层电性连接。
[0011]可选的，所述第二电极位于所述透明导电层的第二部分上，并通过所述透明导电层的第二部分与所述第二半导体层电性连接。
[0012]可选的，所述透明导电层的第二部分中具有第一穿孔，所述第二电极位于所述透明导电层的第二部分上并填充所述第一穿孔，以与所述第二半导体层直接电性连接。
[0013]可选的，所述第一电极位于所述透明导电层的第一部分上。
[0014]可选的，所述透明导电层的第一部分及所述透明电介质层中具有第二穿孔，所述第二穿孔露出的所述第二半导体层的表面为高阻面，所述第一电极位于所述透明导电层的第一部分上并填充所述第二穿孔，以与所述高阻面接触。
[0015]可选的，所述高阻面的电阻率大于或等于106Ω
·
cm。
[0016]可选的，所述正装发光二极管在使用时，所述第一电极连接第一电位，所述第二电极连接第二电位，所述第三电极连接第三电位，所述第一电位和所述第二电位均大于所述第三电位。
[0017]可选的，所述第一电位与所述第三电位之间的差值为3V～10V。
[0018]可选的，所述外延层的边缘具有台阶，所述台阶贯穿所述第二半导体层及所述发光层并露出所述第一半导体层，所述第三电极位于所述台阶的下台阶面上。
[0019]可选的，还包括：
[0020]钝化层，共形覆盖所述外延层、所述透明电介质层及所述透明导电层，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的至少部分表面从所述钝化层中露出。
[0021]可选的，所述钝化层为由SiO2和/或Al2O3构成的单层或至少两层膜。
[0022]可选的，所述透明电介质层的材料为SiO2、Al2O3、HfO2、SiN
x
、AlN、BN及MgF2中的至少一种；和/或，所述透明电介质层的厚度为2nm
‑
30nm。
[0023]可选的，所述正装发光二极管的宽度大于或等于0.5mm。
[0024]可选的，所述正装发光二极管的工作电流密度大于或等于350mA/mm2。
[0025]本专利技术还提供了一种正装发光二极管的制备方法，包括：
[0026]提供衬底；
[0027]形成外延层，所述外延层位于所述衬底上，所述外延层包括由下至上依次设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层；
[0028]形成透明电介质层，所述透明电介质层位于部分所述第二半导体层上；
[0029]形成透明导电层，所述透明导电层包括位于所述透明电介质层上的第一部分以及位于部分所述第二半导体层上的第二部分，所述透明导电层的第一部分、所述透明电介质层及所述外延层构成MIS电容结构；以及，
[0030]形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极分别与所述透明导电层的第一部分、所述透明导电层的第二部分及所述第一半导体层电性连接。
[0031]可选的，形成所述透明导电层的步骤包括：
[0032]形成所述透明导电层于所述透明电介质层及所述第二半导体层上；以及，
[0033]刻蚀所述透明导电层的部分区域，以将所述透明导电层分成所述透明导电层的第一部分和所述透明导电层的第二部分；以及，
[0034]将所述第二电极形成于所述透明导电层的第二部分上。
[0035]可选的，形成所述透明导电层的步骤包括：
[0036]形成所述透明导电层于所述透明电介质层及所述第二半导体层上；以及，
[0037]刻蚀所述透明导电层的部分区域，以将所述透明导电层分成所述透明导电层的第一部分和所述透明导电层的第二部分，同时还在所述透明导电层的第二部分中形成第一穿
孔；以及，
[0038]将所述第二电极形成于所述透明导电层的第二部分上以及所述第一穿孔中。
[0039]可选的，刻蚀所述透明导电层的部分区域之后，将所述第一电极形成于所述透明导电层的第一部分上。
[0040]可选的，形成所述透明电介质层之后，在所述透明电介质层中形成第一子穿孔，并对所述第一子穿孔露出的所述第二半导体层的表面进行等离子体处理，以使所述第一子穿孔露出的所述第二半导体层的表面形成高阻面，刻蚀所述透明导电层的部分区域时，还在所述透明导电层的第一部分中形成第二子穿孔，所述第二子穿孔与所述第一子穿孔连通以构成第二穿孔，将所述第一电极形成于所述透明导电层的第一部分上以及所述第二穿孔中。
[0041]可选的，所述等离子体处理的工艺气体包括氧基、氩基及氟基气体中的至少一种。
[0042]可选的，所述高阻面的电阻率大于或等于106Ω
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正装发光二极管，其特征在于，包括：衬底；外延层，位于所述衬底上，包括由下至上依次设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层；透明电介质层，位于部分所述第二半导体层上；透明导电层，包括位于所述透明电介质层上的第一部分以及位于部分所述第二半导体层上的第二部分，所述透明导电层的第一部分、所述透明电介质层及所述外延层构成MIS电容结构；以及，第一电极、第二电极和第三电极，分别与所述透明导电层的第一部分、所述透明导电层的第二部分及所述第一半导体层电性连接。2.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述第二电极位于所述透明导电层的第二部分上，并通过所述透明导电层的第二部分与所述第二半导体层电性连接。3.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述透明导电层的第二部分中具有第一穿孔，所述第二电极位于所述透明导电层的第二部分上并填充所述第一穿孔，以与所述第二半导体层直接电性连接。4.如权利要求1～3中任一项所述的正装发光二极管，其特征在于，所述第一电极位于所述透明导电层的第一部分上。5.如权利要求1～3中任一项所述的正装发光二极管，其特征在于，所述透明导电层的第一部分及所述透明电介质层中具有第二穿孔，所述第二穿孔露出的所述第二半导体层的表面为高阻面，所述第一电极位于所述透明导电层的第一部分上并填充所述第二穿孔，以与所述高阻面接触。6.如权利要求5所述的正装发光二极管，其特征在于，所述高阻面的电阻率大于或等于106Ω
·
cm。7.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述正装发光二极管在使用时，所述第一电极连接第一电位，所述第二电极连接第二电位，所述第三电极连接第三电位，所述第一电位和所述第二电位均大于所述第三电位。8.如权利要求7所述的正装发光二极管，其特征在于，所述第一电位与所述第三电位之间的差值为3V～10V。9.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述外延层的边缘具有台阶，所述台阶贯穿所述第二半导体层及所述发光层并露出所述第一半导体层，所述第三电极位于所述台阶的下台阶面上。10.如权利要求1或9所述的正装发光二极管，其特征在于，还包括：钝化层，共形覆盖所述外延层、所述透明电介质层及所述透明导电层，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的至少部分表面从所述钝化层中露出。11.如权利要求10所述的正装发光二极管，其特征在于，所述钝化层为由SiO2和/或Al2O3构成的单层或至少两层膜。12.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述透明电介质层的材料为SiO2、Al2O3、HfO2、SiN
x
、AlN、BN及MgF2中的至少一种；和/或，所述透明电介质层的厚度为2nm
‑
30nm。
13.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述正装发光二极管的宽度大于或等于0.5mm。14.如权利要求1所述的正装发光二极管，其特征在于，所述正装发光二极管的工作电流密度大于或等于350mA/mm2。15.一种正装发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；形成外延层，所述外延层位于所述衬底上，所述外延层包括由下至上依次设置的第一半导体层、发光层及第二半导体层；形成透明电介质层，所述透明电介质层位于部分所述第二半导体层上；形成透明导电层，所述透明导电层包括位于所述透明电介质层上的第一部分以及位于部分所述第二半导体层上的第二部分，所述透明导电层的第一部分、所述透明电介质层及所述外延层构成MIS电容结构；以及，形成第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极分别与所述透明导电层的第一部分、所述透明...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭茂峰，蔡立鹤，何小可，沈侠强，李世焕，边福强，李士涛，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：