氮化镓发光二极管及其制作方法

发明专利有效专利

申请号：
CN201410391600.5
IPC分类号：H01L33/12;H01L33/10;H01L33/00
申请日期：
2014-08-11
申请人：
安徽三安光电有限公司

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专利名称	氮化镓发光二极管及其制作方法
申请号	CN201410391600.5	申请日期	2014-08-11
法律状态	授权	申报国家	中国
公开/公告日	2014-10-15	公开/公告号	CN104103723A
优先权	暂无	优先权号	暂无
主分类号	H01L33/12 ? IPC结构图谱： H 电学 H9 电学 H01 基本电气元件 H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件（使用半导体器件的测量入G01；一般电阻器入H01C；磁体、电感器、变压器入H01F；一般电容器入H01G；电解型器件入H01G 9/00；电池组、蓄电池入H01M；波导管、谐振器或波导型线路入H01P；线路连接器、汇流器入H01R；受激发射器件入H01S；机电谐振器入H03H；扬声器、送话器、留声机拾音器或类似的声机电传感器入H04R；一般电光源入H05B；印刷电路、混合电路、电设备的外壳或结构零部件、电气元件的组件的制造入H05K；在具有特殊应用的电路中半导体器件的使用见该应用的小类）〔2〕 H01L33/00 至少有一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射的半导体器件；专门适用于制造或处理这些半导体器件或其部件的方法或设备；这些半导体器件的零部件（H01L 51/00优先；由在一个公共衬底中或其上形成有多个半导体组件并包括具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒，专门适用于光发射的器件入H01L 27/15；半导体激光器入H01S 5/00）〔2，8，2010.01〕 H01L33/02 以半导体为特征的〔2010.01〕 H01L33/12 具有一个应力弛豫结构，例如缓冲层〔2010.01〕	IPC分类号	H;0;1;L;3;3;/;1;2;;;H;0;1;L;3;3;/;1;0;;;H;0;1;L;3;3;/;0;0查看分类表>
申请人	安徽三安光电有限公司	申请人地址	安徽省芜湖市经济技术开发区东梁路8号变更专利地址、主体等相关变化，请及时变更，防止失效
权利人	安徽三安光电有限公司	当前权利人	安徽三安光电有限公司
发明人	蓝永凌;张家宏;卓昌正;林兓兓;谢翔麟;谢祥彬;徐志波
代理机构	暂无	代理人	暂无

摘要

本发明提供一种氮化物发光二极管，包括衬底、缓冲层、N型层、活性层以及P型层，其特征在于：提供低三甲基铝的缓冲层，能有效地提高发光二极管的发光效率。

氮化镓发光二极管及其制作方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及氮化物半导体光电组件，尤其涉及一种具有改善缓冲层结构的氮化物半导体光电器件。\n背景技术\n[0002] 发光二极管（Light-emitting diode，LED）在节能，环保和寿命长方面的优势，所以受到广泛关注。特别是基于氮化镓材料的LED，由于其波长范围理论上覆盖了整个可见光波段和紫外波段，因此成为目前LED发展的主流方向。氮化镓材料蓝光LED技术无论在研究上和商业化生产应用上都取得了进步，其应用领域广阔。但目前LED的发光效率相对较低，从外延结构而言，除了提升内部量子效率（IQE：Internal Quantum Efficiency）之外，改善外部量子效率（EQE：External Quantum Efficiency）也是重要的课题。\n[0003] 这些LED组件，具有在蓝宝石衬底上形成氮化物缓冲层，由Si掺杂GaN的N型接触层，由具有InGaN的多层量子井结构(MQW：Multi-Quantum-Well)活性层，由Mg掺杂的P型氮化物接触层依次迭层而形成的结构，这种结构具有较高亮度的半导体组件特性。\n发明内容\n[0004] 针对现有技术，为了有效地提高发光二极管的发光效率，本发明提供一种氮化镓发光二极管及其制作方法，其主要方案包括：提供三甲基铝成长的缓冲层结构，利用三甲基铝熔点较低的特性，升温至660℃以上可通入氨气，由于在达到660℃温度前不通氨气，只通入三甲基铝源，记此温度为T1，让三甲基铝熔解形成不规则的形状，使发光二极管可通过缓冲层的不规则铝金属产生反射与折射效应，以提高外部量子效率。\n[0005] 为了达到上述目的，此结构包括缓冲层、N型层、应力释放层、活性层以及P型层，此金属铝缓冲层厚度(a)的范围为5Å≦a≦300Å。\n[0006] 本发明的缓冲层下的衬底可选用氧化铝单晶(Sapphire)或SiC(6H-SiC或4H-SiC) 或Si或GaAs 或GaN衬底。\n[0007] 本发明的缓冲层的成长温度(b)的范围为200℃≦b≦1000℃，其中温度T1小于或等于660℃，更优地，所述温度T1为200℃ 660℃。\n~\n[0008] 本发明的缓冲层成长后需要升温高于三甲基铝的熔点660℃，记此温度为T2（T2>T1），再接着进行氮化物结构成长，可通过三甲基铝的有机金属气相沉积形成薄膜或利用电子束蒸镀铝金属形成薄膜。\n附图说明\n[0009] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。\n[0010] 图1为本发明之实施例1之氮化镓发光二极管剖视图。\n[0011] 图中标示：1.衬底；2.缓冲层；3.N型层；4.应力释放层；5.多量子阱有源区(活性层)；6. P型层。\n具体实施方式\n[0012] 下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。\n[0013] 实施例1\n[0014] 请参看附图1，在衬底1上生长缓冲层2，然后在缓冲层2上生长N型层3，再在N型层3上生长应力释放层4，接着在应力释放层4上生长多量子阱有源区（活性层）5，然后在多量子阱有源区5上生长P型层6。衬底1的材质可选用氧化铝单晶(Sapphire)或SiC(6H-SiC或4H-SiC) 或Si或GaAs 或GaN衬底，但不以此为限。晶格常数(lattice constant)接近于氮化物半导体的单晶氧化物也可包含其中，在本实施例优选使用Sapphire；位于衬底1上之缓冲层\n2，其材料为金属铝 (Al)。\n[0015] 位于缓冲层2上之N型氮化镓层3，位于N型氮化镓层3上的应力释放层4，此应力释放层4为氮化铟镓或氮化铟镓/氮化镓超晶格结构，位于应力释放层4上之活性层5，其材质是氮化铟镓，位于活性层5上的P型层6，其成长温度介于700℃到1100℃，P型层6厚度小于\n600Å。\n[0016] 本实施方式的氮化镓发光二极管结构使用衬底为Sapphire，位于衬底1上之缓冲层2，此缓冲层2通过三甲基铝的有机金属气相沉积形成，其成长温度(b)为200℃≦b≦1000℃，厚度(a)为5Å≦a≦300Å，缓冲层2成长后，需要升温至高于三甲基铝的熔点660℃，记此温度为T2（T2>T1），当升温至660℃以上可通入氨气或同时通入三甲基镓与氨气，接着在所述缓冲层2上继续形成N型层、活性层以及P型层。由于在达到660℃温度前不通氨气，可以使得三甲基铝熔解形成不规则的形状，使发光二极管可通过缓冲层的不规则铝金属产生反射与折射效应，以提高外部量子效率。\n[0017] 依据本发明具低电阻值P型层之氮化镓，其 P型电极层包括Ni/Au，Ni/Pd，Ni/Pt，Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，TiN，TiWNx，WSix之金属导电层或透明导电氧化层包含ITO，ZnO，NiO，CTO等等。\n[0018] 实施例2\n[0019] 本实施例与实施例1的区别在于：实施例1的金属铝薄膜层是通过三甲基铝的有机金属气相沉积形成，而本实施例的金属铝薄膜层是利用电子束蒸镀铝形成。\n[0020] 应当理解的是，上述具体实施方案为本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
1	CN101388346A	2009-03-18	2007-09-12	在Si衬底上生长ZnO薄膜的方法无效专利	中国科学院半导体研究所
2	CN103346223A	2013-10-09	2013-06-06	一种发光二极管的外延片有效专利	华灿光电股份有限公司

序号	公开(公告)号	公开(公告)日	申请日	专利名称	申请人
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