一種氮化鎵發光二極體結構的製作方法

2023-05-04 14:39:26 1

專利名稱：一種氮化鎵發光二極體結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氮化鎵發光二極體結構。
背景技術：
由於LED與其他現有光源做比較，LED具有絕對的優勢，例如體積小、壽命長、不含水銀(沒有汙染問題)、發光效率佳(省電)等特性，又被稱為新一代的綠色光源。目前用於LED的生長材料，以含氮的III-V族化合物寬頻帶能隙材料為主，其發光波長可以從紫外光到紅光，幾乎涵蓋整個可見光的波段範圍，因此，利用含氮的III-V族化合物半導體，如氮化鎵、氮化鋁鎵、氮化銦鎵等的LED元器件已被廣泛地應用在各種光源領域中。如圖I所示，為目前公知LED結構的側面剖析圖，LED結構100主要由襯底110、第一型摻染半導體層120、第一電極121、發光層130、電子阻擋層140、第二型摻染半導層150以及第二電極151所組成。其中，第一型摻染半導層120由氮化鎵(GaN)組成，發光層130由氮化銦鎵(GaInN)組成，電子阻擋層140由氮化鋁鎵(Gal-χΑΙχΝ，0〈χ〈1)組成，第二型摻染半導層150由氮化鎵(GaN)組成，第一型摻染半導體層120、發光層130、電子阻擋層140、第二型摻染半導層150和第二電極151為依次堆棧於襯底110之上,發光層130覆蓋部份第一型摻染半導層120，第一電極121置於未被發光層130所覆蓋的第一型摻染半導層120之上。如圖I所示，當第一型摻染半導體層120所提供的電子，與第二型摻染摻半導體層140所提供的空穴，在發光層130內形成電子受激躍遷、與空穴結合、電子空穴分離，所提供的電能因而以光的形式發出，為LED基本的發光原理。電子阻擋層140形成較高位障，防止電子迅速通過發光層130，以提供較多的電子在發光層130內與空穴結合的機率，進而增加發光效率。所以電子阻擋層140氮化鋁鎵(Gal-XA1XN，0〈X〈1)須通過提高鋁組份來形成高位障且具備一定的層厚度，但當電子阻擋層140氮化鋁鎵(Gal-XA1XN，0〈X〈1)中的鋁組份增加超過一定組份時(X>0. 3)且層厚度超過一定厚度時，外延結構開始產生晶格位錯缺陷，嚴重時甚至產生外延結構劈裂、剝離，進而影響LED發光效率及其電性特性(VF, ESD. · ·)。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種氮化鎵發光二極體結構，以增加電子阻擋披覆層來加強電子阻擋層的位障效應及提高LED元器件ESD能力。為了達成上述目的，本實用新型的技術方案是—種氮化鎵發光二極體結構，由襯底、第一型摻染半導體層、第一電極、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極所組成，第一型摻染半導層由氮化鎵(GaN)組成，發光層由氮化銦鎵(GaInN)組成，電子阻擋層由氮化鋁鎵(Gal-xAlxN，0〈χ〈1)組成，電子阻擋披覆層由本徵氮化鎵(GaN)組成,其成長厚度為5nm 80nm,第二型摻染半導層由氮化鎵(GaN)組成，第一型摻染半導體層、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極為依次堆棧於襯底之上，發光層覆蓋部份第一型摻染半導層，第一電極置於未被發光層所覆蓋的第一型摻染半導層之上。所述襯底的材質是矽、藍寶石、碳化矽或氮化鎵，第一型摻染半導體層為η型摻染半導體層，第二型摻染半導體層為P型摻染半導體層。採用上述結構後，本實用新型在不改變電子阻擋層的氮化鋁鎵(Gal-xAlxN,0<x<l)中的鋁組份(Al%)及氮化鋁鎵層層厚的情況下，以增加電子阻擋披覆層來加強電子阻擋層的位障效應及提高LED元器件ESD能力。

圖I是目前公知LED結構的側面剖析圖；圖2是本實用新型LED結構的側面剖析圖。標號說明LED 結構 100襯底 110第一型摻染半導體層120第一電極121發光層130電子阻擋層140第二型摻染半導層150第二電極151LED 結構 200襯底 210第一型摻染半導體層220第一電極221發光層230電子阻擋層240電子阻擋披覆層241第二型摻染半導層250第二電極251。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型揭示的LED結構200由襯底210、第一型摻染半導體層220、第一電極221、發光層230、電子阻擋層240、電子阻擋披覆層241、第二型摻染半導層250以及第二電極251所組成。其中，第一型摻染半導層220由氮化鎵(GaN)組成。發光層230由氮化銦鎵(GaInN)組成。電子阻擋層240由氮化招鎵(Gal-xAlxN, 0〈χ〈1)組成。電子阻擋披覆層241由本徵氮化鎵(GaN)組成,其成長厚度為5nm 80nm,成長溫度為700°C 1000°C，成長壓力為IOOtorr 500torr,成長速率為IOOnm/小時 500nm/ 小時。第二型摻染半導層250由氮化鎵(GaN)組成。第一型摻染半導體層220、發光層230、電子阻擋層240、電子阻擋披覆層241、第二型摻染半導層250以及第二電極251為依次堆棧於襯底210之上，發光層230覆蓋部份第一型摻染半導層220，第一電極221置於未被發光層230所覆蓋的第一型摻染半導層120之上。在本方案中，襯底210的材質是矽、藍寶石、碳化矽或氮化鎵，第一型摻染半導體層為η型摻染半導體層，第二型摻染半導體層為P型摻染半導體層。[0030]經檢測，在現有技術原本的結構基礎上，其電性特性ESD通過4000V (人體模式)測試為80%，本實用新型採用優化電子阻擋披覆層外延結構之後，其電性特性ESD通過4000V (人體模式)測試為95%。上述實施例和圖式並非限定本實用新型的產 品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。
權利要求1.一種氮化鎵發光二極體結構，其特徵在於由襯底、第一型摻染半導體層、第一電極、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極所組成，第一型摻染半導層由氮化鎵組成，發光層由氮化銦鎵組成，電子阻擋層由氮化鋁鎵組成，電子阻擋披覆層由本徵氮化鎵組成，其成長厚度為5nm 80nm，第二型摻染半導層由氮化鎵組成，第一型摻染半導體層、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極為依次堆棧於襯底之上，發光層覆蓋部份第一型摻染半導層，第一電極置於未被發光層所覆蓋的第一型摻染半導層之上。
2.如權利要求I所述的一種氮化鎵發光二極體結構，其特徵在於襯底的材質是娃、藍寶石、碳化矽或氮化鎵，第一型摻染半導體層為η型摻染半導體層，第二型摻染半導體層為P型摻染半導體層。
專利摘要本實用新型公開一種氮化鎵發光二極體結構，由襯底、第一型摻染半導體層、第一電極、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極所組成，第一型摻染半導層由氮化鎵組成，發光層由氮化銦鎵組成，電子阻擋層由氮化鋁鎵組成，電子阻擋披覆層由本徵氮化鎵組成，其成長厚度為5nm～80nm,第二型摻染半導層由氮化鎵組成，第一型摻染半導體層、發光層、電子阻擋層、電子阻擋披覆層、第二型摻染半導層以及第二電極為依次堆棧於襯底之上，發光層覆蓋部份第一型摻染半導層，第一電極置於未被發光層所覆蓋的第一型摻染半導層之上。本實用新型可以增加電子阻擋披覆層來加強電子阻擋層的位障效應及提高LED元器件ESD能力。
文檔編號H01L33/32GK202797056SQ20122045280
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者廖家明 申請人:福建省中達光電科技有限公司