專利名稱：一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠應(yīng)用于半導(dǎo)體發(fā)光二極管，特別是氮化鎵基藍(lán)綠光發(fā) 光二極管，能有效提高其外量子效率的一種新方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管具有體積小、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在交通指示、戶
外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是利用大功率發(fā)光二極管(LED)可能 實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài)照明，引^A類照明史的革命，從而逐漸成為目前光電子學(xué)領(lǐng) 域的研究熱點(diǎn)。然而，目前產(chǎn)業(yè)化的LED發(fā)光效率只有501m/W左右，其效率 還較傳統(tǒng)的光源低很多。LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)達(dá)到80%以上，為了獲得高亮 度的LED，關(guān)鍵要提高器件的外量子效率。目前，芯片的光提取效率是限制器 件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延層材料、襯底材料以及空氣之間 的折射率差別較大，導(dǎo)致有源區(qū)產(chǎn)生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而 不能導(dǎo)出芯片。目前已經(jīng)提出了幾種提高芯片光提取效率的方法，主要包括 改變芯片的幾何外形，減少光在芯片內(nèi)部的傳播路程，降低光的吸收損耗，如， 采用倒金字塔結(jié)構(gòu)，采用諧振腔或光子晶體等結(jié)構(gòu)改變自發(fā)輻射等等；利用倒 裝焊(flip—chip bondingW支術(shù)，同時(shí)通過高反射率的P型電極，增加光從藍(lán)寶 石透射的機(jī)會(huì)，從而進(jìn)一步提高芯片的光提取效率；此外，在外延片生長(zhǎng)工藝 中采用表面粗糙化的方法使光在粗糙的半導(dǎo)體和空氣(或其他介質(zhì))界面發(fā)生散 射，增加其透射的機(jī)會(huì)，如，使用氮化鎂(MgN)對(duì)P型層進(jìn)行表面處理，利 用低溫工藝生長(zhǎng)P型層，獲得粗糙化表面，從而提高光的提取效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種新的方法增加半導(dǎo)體發(fā)光二極管的外量子效 率，這種方法直接運(yùn)用于外延片生長(zhǎng)工藝中，通過提高P型層中鎂原子(Mg) 的摻雜濃度，獲得粗糙化表面，這樣可以有效地減少光在外延材料與空氣(或 其他介質(zhì))界面的全反射，從而提高發(fā)光二極管的光提取效率，從而增加其發(fā) 光效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種提高半導(dǎo)體發(fā)光二極管外量子效率的方法，該 二極管外延片結(jié)構(gòu)從下向上的順序依次為襯底，低溫緩沖層，高溫緩沖層，復(fù) 合N型層，發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW，復(fù)合P型層。P型層的特殊生長(zhǎng)工藝。 本發(fā)明中，P型層為復(fù)合結(jié)構(gòu)。P型層9的厚度介于10nm至200nm之間，其 組分為鋁銦鎵氮(AlxInyGaLx.yN0〈x〈1, (Ky<l， x+y<l)，可以為鋁鎵 氮AlGaN三元合金，也可以為鋁銦鎵氮AlInGaN四元合金，該層禁帶寬度較 發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW中的壘層寬，通常稱作寬禁帶電子阻擋層。P型層10的厚度為lOOnm至800nrn之間，其組分為鋁銦鎵氮AlxInyGa^yN(0《x < 1， 0《y<lx+y<l，)，可以為純氮化鎵(GaN)材料，也可以為鋁鎵氮AlGaN， 銦鎵氮InGaN三元合金，也可以為鋁銦鎵氮AlInGaN四元合金。P型層ll, 其組分為鋁銦鎵氮AlJnyGaLx-yN(O《x < 1, 0《y < 1， x+y < 1)可以為純氮化鎵 (GaN)材料，也可以為鋁鎵氮AlGaN,銦鎵氮InGaN三元合金，也可以為鋁 銦鎵氮AlInGaN四元合金，該層通常為電極接觸層。粗化層可以是P型層9， 或者P型層IO ,或者P型層ll，也可以是某一層的某一個(gè)區(qū)域，也可以是復(fù) 合P型層的多層。也就是說(shuō)粗化層的位置可以靠近發(fā)光層MQW,可以位于外 延片最頂層，也可以位于P型復(fù)合結(jié)構(gòu)的中間某一位置。上述所有的結(jié)構(gòu)形式 都可以達(dá)到外延片表面粗糙化的效果。本發(fā)明中，粗化層的生長(zhǎng)方式采用一種 新穎的粗化方法提高P型層鎂原子(Mg)的摻雜濃度，鎂原子與鎵原子的 摩爾比(Mg/Ga)介于1/100至1/4之間。本發(fā)明中所述的"介于"均包括本 數(shù)。
本發(fā)明以高純氫氣(H2)或氮?dú)?N2)作為載氣，以三甲基鎵(TMGa)、 三曱基鋁(TMA1)、三曱基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga、 Al、 In 和N源，用硅烷(SiH4)、 二茂鎂(Cp2Mg)分別作為n、 p型摻雜劑。
外延結(jié)構(gòu)如圖4所示
襯底1:在本發(fā)明所述襯底1是適合氮化鎵及其它半導(dǎo)體外延材料生長(zhǎng)的 材料，如氮化鎵單晶、藍(lán)寶石、單晶硅、碳化硅(SiC)單晶等等。
首先將襯底材料在氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔襯底表面，溫度控制在1050 。C與1180。C之間，然后進(jìn)行氮化處理；
低溫緩沖層2:將溫度下降到500。C與650。C之間，生長(zhǎng)15至30nm厚的 低溫GaN成核層，此生長(zhǎng)過程時(shí)，生長(zhǎng)壓力在300 Torr至760 Torr之間，V/ III摩爾比在500至3000之間。
高溫緩沖層3:低溫緩沖層2生長(zhǎng)結(jié)束后，停止通入TMGa,將襯底溫度 升高到IOOO'C至1200。C之間，對(duì)低溫緩沖層2在原位進(jìn)行退火處理，退火時(shí) 間在5分鐘至10分鐘之間；退火之后，將溫度調(diào)節(jié)到1000。C至1200。C之間， 在較低的V/III摩爾比條件下外延生長(zhǎng)厚度為0.8/im至2iam之間的高溫不摻 雜的GaN，此生長(zhǎng)過程時(shí)，生長(zhǎng)壓力在50Torr至760Torr之間，V/III摩爾比 血300至3000之間。
N型層4: U-GaN3生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層摻雜濃度梯度增加的的N型層 4，厚度在0.2nim至1/am之間,生長(zhǎng)溫度在IOOO'C至1200匸之間，生長(zhǎng)壓力在 50 Torr至760 Torr之間，V/111摩爾比在300至3000之間。
N型層5:N型層4生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)摻雜濃度穩(wěn)定的N型層5，厚度在1.2 iam至3.5 ium之間,生長(zhǎng)溫度在1000。C至1200。C之間，生長(zhǎng)壓力在50 Torr至 760 Torr之間，V/111摩爾比在300至3000之間。
N型層6: N型層5生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)N型層6,厚度在10nm至100nm 之間，生長(zhǎng)溫度在IOOO'C至120(TC之間，生長(zhǎng)壓力在50Torr至760Torr之間，V/III摩爾比在300至3000之間。
N型層7: N型層6生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)N型層7，厚度在10nm至50nm 之間；摻雜濃度穩(wěn)定，生長(zhǎng)溫度在IOOO'C至1200。C之間，生長(zhǎng)壓力在50 Torr 至760 Torr之間，V/III摩爾比在300至3000之間；
發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW 8:發(fā)光層8由6至15個(gè)周期的InaGa^N(0 < a< 1)/GaNi量子阱組成。阱的厚度在2nm至3nm之間，生長(zhǎng)溫度i 720至 820。C之間，生長(zhǎng)壓力在100Torr至500Torr之間，V/ffl摩爾比在300至5000 之間；壘的厚度在15至25nm之間，生長(zhǎng)溫度在820至920。C之間，生長(zhǎng)壓力 在100Torr至500Torr之間，V/III摩爾比在300至5000之間。
P型層9: 6至15個(gè)周期的IiiaGaLaN(O <a< 1)/GaN多量子阱發(fā)光層8 生長(zhǎng)結(jié)束后，升高溫，溫度控制在950。C至1080。C之間，生長(zhǎng)壓力50Torr至 500Torr之間，V/III摩爾比1000至20000之間，生長(zhǎng)厚度10nm至200nm之 間的P型AlxIriyGaLx.yN((Kx(l，(Ky(l， x+y< l)寬禁帶電子阻擋層。該層禁 帶寬度大于最后一個(gè)barrier的禁帶寬度，可控制在4eV與5.5eV之間；該層 Mg摻雜濃度Mg/Ga摩爾比介于1/100至1/4之間。
P型層10: P型層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度為100nm至800nm之間的P 型AUnyGa"x.yN(O < x < 1， 0《y < 1, x+y < l)層，即P型層10,該層Mg摻雜 濃度Mg/Ga^爾比介于1/100至1/4之間，其生長(zhǎng)溫度850。C至1050。C之間。
P型層ll: P型層10生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)P型接觸層，其生長(zhǎng)溫度850'C 至1050。C之間，生長(zhǎng)壓力100Torr至760Torr之間，V/III摩爾比介于1000至 20000之間，該層Mg摻雜濃度Mg/Ga摩爾比介于1/100至1/4之間，生長(zhǎng)厚 度介于5nm至20nm之間。
外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至650至850。C之間，純氮?dú)夥諊M(jìn) 行退火處理5至15min，然后降至室溫，結(jié)束外延生長(zhǎng)。
隨后，經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕等半導(dǎo)體加工工藝制成單顆小尺寸芯片。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明所述的這種外延生長(zhǎng)工藝的設(shè)計(jì)既保證了較高 的空穴濃度又提供了粗糙化表面，LED表面粗糙化的主要目的是將那些滿足全 反射定律的光改變方向，破壞光線在LED內(nèi)部的全反射，提升芯片的出光效 率，從而提高發(fā)光二極管的外部發(fā)光量子效率。本發(fā)明與已有的LED表面粗 糙化方式相比，其優(yōu)點(diǎn)在于提高P型層鎂原子(Mg)的摻雜濃度不僅可以 使LED外延片表面粗化，提升出光效率，而且可以降低工作電壓，提升ESD 良率，改善漏電。


圖l外延片斷面微觀形貌，經(jīng)可見光光譜儀測(cè)試，其表面反射率為12% ; 圖2外延片斷面微觀形貌，經(jīng)可見光光譜儀測(cè)試，其表面反射率為5%; 圖3外延片斷面孩"見形貌，經(jīng)可見光光i普儀測(cè)試，其表面反射率為22%; 圖4為本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法的芯片結(jié)構(gòu)圖；圖5為本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法的芯片結(jié)構(gòu)圖，與圖 4的區(qū)別在于省略了 P型層11;
圖6為本發(fā)明一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法的芯片結(jié)構(gòu)圖，與圖 4的區(qū)別在于P型層15、 16兩層替換了P型層9。
其中1為襯底、2為低溫緩沖層、3為高溫緩沖層、4 、 5、 6、 7為復(fù) 合N型層、8為發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW、 9、 10、 ll為復(fù)合P型層、12為 透明導(dǎo)電層(Ni/Au或;^ITO)、 13為P電才及、14為N電極；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，本發(fā)明所有的實(shí)施例均利用 Thomas Swan (AIXTRON子z〉司)CCS MOCVD系統(tǒng)實(shí)施。 實(shí)施例1 如圖4所示
(1) 襯底l:首先將藍(lán)寶石襯底在溫度為1120°C，純氫氣氣氛里進(jìn)行退 火，然后進(jìn)行氮化處理；
(2) 低溫緩沖層2:將溫度下降到585°C，生長(zhǎng)20nrn厚的低溫GaN成 核層，此生長(zhǎng)過程時(shí)，生長(zhǎng)壓力為420Torr, V/III摩爾比為900;
(3) 高溫緩沖層3:低溫緩沖層2生長(zhǎng)結(jié)束后，停止通入TMGa,將襯 底溫度升高1120°C,對(duì)低溫緩沖層2在原位進(jìn)行退火處理，退火時(shí)間為8分鐘； 退火之后，將溫度調(diào)節(jié)到1120°C,在較低的V/III摩爾比條件下外延生長(zhǎng)厚度 為L(zhǎng)2iam的高溫不摻雜的GaN，此生長(zhǎng)過程中，生長(zhǎng)壓力在200Torr, V/III 摩爾比為1500;
(4) N型層4:高溫緩沖層3生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)一層摻雜濃度梯度增加的 的N型層，摻雜濃度從1 x 1017/cm3變化到5 x 1018/cm3 ,厚度為0.8 n m，生長(zhǎng)溫 度為U20。C,生長(zhǎng)壓力為150Torr, V/III摩爾比為1800;
(5 ) N型層5: N型層4生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)摻雜濃度穩(wěn)定的N型層5,厚 度為3.5jam，生長(zhǎng)溫度為1120°C,生長(zhǎng)壓力為150Torr， V/III摩爾比為1800;
(6) N型層6: N型層5生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)N型層 6，厚度為20nm, 摻雜濃度穩(wěn)定，濃度低于N型層4的平均濃度，低于N型層5的摻雜濃度， 遠(yuǎn)低于N型層7的摻雜濃度，其目的是為了提高載流子的遷移率；生長(zhǎng)溫度為 U20。C，生長(zhǎng)壓力為150Torr, V/III摩爾比為2800;
(7) N型層7: N型層6生長(zhǎng)結(jié)束后,生長(zhǎng)N型層7，厚度為10nm， 摻雜濃度穩(wěn)定，濃度高于N型層5，該層是整個(gè)N型區(qū)域濃度最高的區(qū)域， 其目的是為了獲得更高的載流子濃度。生長(zhǎng)溫度為112(TC，生長(zhǎng)壓力為 150Torr, V/III摩爾比為2800;
(8 )發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW 8:發(fā)光層8由9個(gè)周期的Ino.3Gao.7N/GaN 多量子阱組成。阱的厚度為2.5nm，生長(zhǎng)溫度為78(TC,生長(zhǎng)壓力為200Torr， V/III摩爾比為4500;壘的厚度為18nm,生長(zhǎng)溫度為900。C,生長(zhǎng)壓力為200Torr， V/IIli爾比為4500;
7(9 ) P型層9: Ino.3Gao.7N/GaN發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW 8生長(zhǎng)結(jié)束后， 升高溫，溫度控制在1020。C，生長(zhǎng)壓力為300Torr, V/III摩爾比為12000，生 長(zhǎng)厚度為100nm的P型AlxInyGa,.x.yN(O <x<l, (Ky<l， x+y< l)寬禁帶電子 阻擋層。該層Mg摻雜濃度較高，摩爾比為Mg/Ga=l/4，即為說(shuō)明書中所闡 述的粗化層。
(10) P型層10: P型層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)0.4nm厚的P型層10，即 P型AlxInyGai.x.yN(0《x < 1, 0《y < 1 ,x+y < 1)，該層的禁帶寬度大于最后一個(gè) barrier的禁帶寬度，但小于P型層9的禁帶寬度。其生長(zhǎng)溫度1000。C,生長(zhǎng)壓 力200Torr， V/III摩爾比8000， P型層Mg的摻雜濃度Mg/Ga摩爾比為1/80。
(11) P型層ll: P型層10生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)P型接觸層，即P型層ll, 生長(zhǎng)溫度為1050°C,生長(zhǎng)壓力為200Torr， V/III摩爾比10000， P型摻雜濃度 為1 x 1020/cm3,生長(zhǎng)厚度為15nm。
所有外延生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)腔的溫度降至800°C,純氮?dú)夥諊M(jìn)行退火 處理10min,然后降至室溫，結(jié)束外延生長(zhǎng)。
(12) ITO透明導(dǎo)電層12 (13 ) P電極13
(14) N電極14
實(shí)施例1，經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕等半導(dǎo)體加工工藝制程后，分割 成尺寸大小為11 x llmil的LED芯片。經(jīng)LED芯片測(cè)試，測(cè)試電流20mA, 單顆小芯片光輸出功率為17.5mW,工作電壓3.21V,可抗靜電人體模式 5000V。而傳統(tǒng)的外延生長(zhǎng)方式，相同芯片制程的單顆小芯片光的輸出功率僅 為10.2 mW。
實(shí)施例2
實(shí)施例2，外延層l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 10、 ll層的生長(zhǎng)方式均與實(shí) 施例1相同。不同之處在于P型層9的生長(zhǎng)方法降低該層Mg的摻雜摩爾比 例Mg/Ga=l/16?？梢垣@得表面粗糙度較實(shí)施例1小的外延片。
經(jīng)過同樣條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 15.7mW，工作電壓3.15V,可抗靜電人體才莫式5000V。
實(shí)施例3
實(shí)施例3與實(shí)施例1的不同之處在于P型層9的生長(zhǎng)厚度實(shí)施例3中P 型層9的生長(zhǎng)厚度為200nm。
經(jīng)過同樣條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 18.7mW,工作電壓3.32V，可抗靜電人體才莫式5000V。
實(shí)施例4
實(shí)施例4與實(shí)施例1的不同之處在于P型層9的生長(zhǎng)壓力實(shí)施例4中P 型層9的生長(zhǎng)壓力為400Torr。
經(jīng)過同樣條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 17.8mW,工作電壓3,23V，可抗靜電人體4莫式5000V。實(shí)施例5實(shí)施例5，外延層l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 11層的生長(zhǎng)方式均與實(shí)施例 l相同，不同之處在于P型層9與IO的生長(zhǎng)方法。P型層9AlJnyGaLx.yN(0〈x 〈1,(Ky〈l,x+y〈l)的生長(zhǎng)溫度為1020°C,生長(zhǎng)壓力180Torr， V/III摩爾比為 12000，生長(zhǎng)厚度100nm, Al的的組分較其他外延層較高，Mg摻雜濃度較低， 摩爾比為Mg/Ga=l/100。 P型層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)P型層10,其生長(zhǎng)溫度 IOO(TC,生長(zhǎng)壓力180Torr， V/III摩爾比8000, P型層Mg的摻雜濃度高，摩 爾比為Mg/Ga=l/8，生長(zhǎng)厚度為0.4pm。經(jīng)過同樣條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 18.5mW，工作電壓3.26V，可抗靜電人體模式5000V。實(shí)施例6如圖5所示實(shí)施例6，外延層l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8層的生長(zhǎng)方式均 與實(shí)施例l相同，不同之處在于P型層的生長(zhǎng)方法。實(shí)施例6中省略了P型層 11， P型層9生長(zhǎng)方式同實(shí)施例5。 P型GaN10,其生長(zhǎng)溫度1000。C，生長(zhǎng)壓 力180Torr, V/III摩爾比8000，生長(zhǎng)厚度為0.5nm， P型GaN 10中Mg的摻 雜濃度是梯度變化的，靠近P型層9 Mg摻雜濃度較低，摩爾比為Mg/Ga =1/100,遠(yuǎn)離P型層9Mg摻雜濃度逐漸升高，外延片表層Mg摻雜濃度最高， 摩爾比為Mg/Ga=l/4。經(jīng)過相同條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 18.2mW,工作電壓3.21V,可抗靜電人體模式5000V。實(shí)施例7如圖6所示實(shí)施例7，外延層l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8層的生長(zhǎng)方式均 與實(shí)施例l相同，不同之處在于P型層的生長(zhǎng)方法。發(fā)光層8生長(zhǎng)結(jié)束后，先 生長(zhǎng)一層Alo.o5Gao.95N/GaN， 10個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)層15，總厚度20nm,這 樣可以有效改善P型層的晶體質(zhì)量。然后再生長(zhǎng)30nm厚的P型層16 Al,Gao.92N，其生長(zhǎng)溫度為1020。C，生長(zhǎng)壓力300Torr， V/III摩爾比為12000， Mg摻雜y^爾比為Mg/Ga=l/100。 P型層16生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)P型層10, 其生長(zhǎng)溫度1000。C，生長(zhǎng)壓力180Torr， V/III摩爾比8000， P型層Mg的摻雜 ^爾比為Mg/Ga=l/8，生長(zhǎng)厚度為0.8pm。 P型層10生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)P型 接觸層，生長(zhǎng)溫度為1050°C,生長(zhǎng)壓力為180Torr， V/III摩爾比10000, P型 摻雜濃度為lxl02Q/cm3，生長(zhǎng)厚度為10nm。經(jīng)過同樣條件的芯片制程與測(cè)試，llxllmil單顆小芯片光輸出功率為 19.7mW，工作電壓3.35V,可抗靜電人體模式6000V。
權(quán)利要求
1、一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，該發(fā)光二極管外延片結(jié)構(gòu)從下向上的順序依次為襯底(1)，低溫緩沖層(2)，高溫緩沖層(3)，N型層(4)，N型層(5)，N型層(6)，N型層(7)，發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW(8)，P型層(9)，P型層(10)，P型層(11)；其特征在于發(fā)光二極管外延片P型層的生長(zhǎng)方法提高P型層鎂原子的摻雜濃度從而達(dá)到使外延片表面粗糙化的目的，鎂原子與鎵原子的摩爾比介于1/100至1/4之間；本發(fā)明中P型層為復(fù)合結(jié)構(gòu)，粗化層可以是P型復(fù)合層中任意一層或多層，或某一層某一個(gè)區(qū)域；粗化層的位置可以靠近發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW(8)，可以位于外延片最頂層，也可以位于P型復(fù)合結(jié)構(gòu)的中間某一位置；P型層包括P型層(9)鋁銦鎵氮合金AlxInyGa1-x-yN 0<x<1，0≤y<1，x+y<1，P型層(10)鋁銦鎵氮合金AlxInyGa1-x-yN 0≤x<1，0≤y<1，x+y<1，P型層(11)鋁銦鎵氮合金AlxInyGa1-x-yN，0≤x<1，0≤y<1，x+y<1。
2、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(10) AlxIriyGaLx-yN 0<x<l， 0《y<l, x+y〈l中的鎂原子的摻雜濃 度可以是梯度變化的，靠近發(fā)光層多量子阱結(jié)構(gòu)MQW(8)的濃度最低，靠近 外延片表面的濃度最高，隨二極管外延片結(jié)構(gòu)從下向上，鎂原子的摻雜濃度逐 漸升高。
3、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(9) AUnyGaLx.yN 0<x< 1, 0《y< 1， x+y< 1的生長(zhǎng)厚度介于10nm 至200歸之間，P型層(10) AlJriyGa卜x-yN (Kx<l， (Ky〈l，x+y〈l的 生長(zhǎng)厚度介于lOOnm至800nm之間，P型層(11) AlxInyGa^-yN 0 < x < 1, 0 《y < 1 ， x+y < 1的生長(zhǎng)厚度介于5nm至20nm之間。
4、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(9) AlxInyGa^-yN 0<x<l，0《y<l, x+y<l，可以是AlGaN， Al的 組分介于5%至30%之間。
5、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(IO) AlxInyGa!.x.yN 0《x< 1， 0《y < 1, x+y < 1,可以是AlGaN， GaN， InGaN,但其禁帶寬度小于P型層(9 )。
6、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(ll) AlJnyGaLx.yN 0《x<l，(Ky<l, x+y<l，可以是AlGaN， GaN， InGaN，但其禁帶寬度小于P型層(9)。
7、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(9 ) AlJnyGa!-x-yN 0<x<l，0《y<l，x+y<l的生長(zhǎng)溫度可以介于950 °C至1080。C之間，P型層(10) AlxInyGai.x.yN(O《x < 1 ， (K y < 1 ， x+y < 1) 的生長(zhǎng)溫度可以介于850。C至1050。C之間，P型層(11) AlJnyGa!.x.yN (Kx< 1 ， 0《y < 1 ， x+y < 1的生長(zhǎng)溫度可以介于850。C至1050。C之間。
8、 如權(quán)利要求1所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P型層生長(zhǎng)，反應(yīng)物v族反應(yīng)氣體與m族有機(jī)金屬源v/in摩爾比介于iooo至20000之間。
9、 如權(quán)利要求l所述一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，其特征在于P 型層(9) AlxInyGaLx-yN 0<x<l,(Ky《l，x+y<l的生長(zhǎng)壓力可以介于50Torr 至500Torr之間，P型層(10) AUnyGa!.x.yN 0《x<l, 0《y《l，x+y<l 的生長(zhǎng)壓力可以介于100Torr至760Torr之間，P型層(11) AlJnyGa^-yN 0 《x《l,0《y<l， x+y<l的生長(zhǎng)壓力可以介于lOOTorr至760Torr之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高發(fā)光二極管外量子效率的方法，發(fā)光二極管外延片結(jié)構(gòu)中P型層的生長(zhǎng)方式采用了一種新穎的粗化方法提高P型層Mg的摻雜濃度，從而達(dá)到外延片表面粗糙化的效果。粗化層可以是P型復(fù)合層中任意一層，或多層，或某一層某一個(gè)區(qū)域。本發(fā)明方法的設(shè)計(jì)既保證了較高的空穴濃度又提供了粗化表面，LED表面粗化層將那些滿足全反射定律的光改變方向，破壞光線在LED內(nèi)部的全反射，提升出光效率，從而提高外量子效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101521258SQ20091006131
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者劉玉萍, 飛 孫, 魏世禎 申請(qǐng)人:武漢華燦光電有限公司