專利名稱：一種led外延結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED外延結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，III族氮化物 半導(dǎo)體材料(AlN、GaN和InN)由于其較寬的直接帶隙、良好的熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性而在固態(tài)照明、固體激光器、光信息存儲(chǔ)、紫外探測(cè)器等微電子及光電子器件方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，并在近幾年的研究和應(yīng)用中取得了突破性的進(jìn)展，特別是在能源供給和環(huán)境污染問(wèn)題的背景下，半導(dǎo)體照明光源作為一種具有高效、節(jié)能、環(huán)保、長(zhǎng)壽命、易維護(hù)等顯著特性的器件，吸引了全世界的目光。外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)是LED芯片的關(guān)鍵技術(shù)，而怎樣提高二極管的發(fā)光效率，是外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的一個(gè)重要難點(diǎn)。目前市場(chǎng)上大部分GaN基LED都是側(cè)向結(jié)構(gòu)，都存在電流密度分布不均的問(wèn)題，導(dǎo)致LED發(fā)光區(qū)域沒(méi)有得到充分利用，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，電流密度分布不均，會(huì)影響邊角發(fā)光區(qū)域得不到充分利用，降低發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效解決LED電流密度分布不均的問(wèn)題，能大大提高LED發(fā)光效率的LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的襯底、過(guò)渡層、u型氮化鎵層、η型氮化鎵層、多量子阱層、P型氮化鎵層、ITO摻錫氧化銦層、P型電極和形成于η型氮化鎵層上的η型電極，還包括P型接觸層，所述P型接觸層介于P型氮化鎵層和ITO摻錫氧化銦層之間，呈鍥型結(jié)構(gòu)，且P型接觸層的空穴濃度漸變，靠近P型氮化鎵層的一測(cè)空穴濃度高，遠(yuǎn)離P型氮化鎵層一側(cè)空穴濃度低。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述P型接觸層由摻雜Mg或Be的AlyInxGai_x_yN的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中O ≤ X ≤ I,O ≤ y ≤ 1,0≤ x+y < 1。進(jìn)一步，所述P型接觸層的摻雜濃度由下至上依次呈漸變型，靠近P型氮化鎵層的一測(cè)濃度高，遠(yuǎn)離P型氮化鎵層的一側(cè)濃度低。進(jìn)一步，所述P型接觸層摻雜的濃度范圍為l*1017/cm3 9*1022/cm3。進(jìn)一步，所述P型接觸層被刻腐蝕前的厚度取值范圍為0.01 100 μ m。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)插入P型接觸層，且P型接觸層為鍥型結(jié)構(gòu)，使其等效電阻呈漸變趨勢(shì)，這使得在電流注入時(shí)，由于P型接觸層的電阻不同，可以有效的均衡各區(qū)域電流密度，充分利用發(fā)光層的空穴-電子有效復(fù)合區(qū)域，提高LED的整體發(fā)光效率；本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能較大地提高強(qiáng)LED的發(fā)光效率與信賴性。


圖1為現(xiàn)有LED外延結(jié)構(gòu)及其電流分布密度的示意圖；圖2為本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)及其電流分布密度的示意圖；圖3、4、5、6為本發(fā)明LED外延結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)過(guò)程的中間結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:1、襯底，2、過(guò)渡層，3、u型氮化鎵層，4、n型氮化鎵層，5、多量子阱層，6、p型氮化鎵層，7、ITO摻錫氧化銦層，8、P型電極，9、η型電極，10、P型接觸層，11、光刻膠，12、掩膜板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖2所示，一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的襯底1、過(guò)渡層2、u型氮化鎵層
3、η型氮化鎵層4、多量子阱層5、P型氮化鎵層6、ITO摻錫氧化銦層7、ρ型電極8和形成于η型氮化鎵層上的η型電極9，還包括ρ型接觸層10，所述ρ型接觸層10介于ρ型氮化鎵層6和ITO摻錫氧化銦層7之間，呈鍥型結(jié)構(gòu)，且ρ型接觸層10的空穴濃度漸變，靠近ρ型氮化鎵層6的一測(cè)空穴濃度高，遠(yuǎn)離ρ型氮化鎵層6 —側(cè)空穴濃度低。其中，所述P型接觸層10由摻雜Mg或Be的AlyInxGai_x_yN的半導(dǎo)體層構(gòu)成，其中O ≤ X ≤ I,O ≤ y≤1,0≤ x+y < I。其中，所述ρ型接觸層10的摻雜濃度由下至上依次呈漸變型，靠近P型氮化鎵層的一測(cè)濃度高，遠(yuǎn)離P型氮 化鎵層的一側(cè)濃度低。其中，所述P型接觸層10的摻雜濃度范圍為l*1017/cm3 9*1022/cm3。其中，所述ρ型接觸層10被刻蝕之前的厚度取值范圍為0.01 100 μ m。下面簡(jiǎn)要介紹該LED外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過(guò)程，以加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)的
理解:I)在MOCVD反應(yīng)爐中將襯底I在1200°C進(jìn)行烘烤，處理掉襯底I表面的異物；2 )降溫至550 V，沉積25nm的過(guò)渡層2 ；3)再將溫度升高到1100°C，在過(guò)渡層2上依次進(jìn)行2.5 μ m的u型氮化鎵層3和
2.5 μ m的η型氮化鎵層4的制備；4)將溫度降至在800° C，生長(zhǎng)多量子阱層5 ；5)將溫度升至950°C，生長(zhǎng)50nm的ρ型電子阻擋層和0.2 μ m的ρ型氮化鎵層6 ；6)在ρ型氮化鎵層6上繼續(xù)生長(zhǎng)一層0.4 μ m的ρ型接觸層10，其中ρ型接觸層10鎂元素的濃度由下至上的濃度變化為5*102°/cm3漸變?yōu)閘*1018/cm3,然后在550°C的爐管中進(jìn)行退火活化；7)在ρ型接觸層10上表面涂光刻膠，然后進(jìn)行選擇性曝光，如圖3所示；8)對(duì)ρ型接觸層10進(jìn)行刻蝕處理(如圖4所示)，將P型接觸層10刻成一個(gè)如圖5所示的鍥型，其等效電阻R1<R2<R3<R4 ；9)在ρ型接觸層10的鍥型斜面上鍍ITO層7 (如圖6所示)；10)在ITO層上沉積P型電極8，在η型氮化鎵層上刻蝕、沉積η型電極9最終形成如圖2所示的LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)插入ρ型接觸層，且ρ型接觸層為鍥型結(jié)構(gòu)，使其等效電阻呈漸變趨勢(shì)，這使得在電流注入時(shí)，由于P型接觸層的電阻不同，可以有效的均衡各區(qū)域電流密度，充分利用發(fā)光層的空穴-電子有效復(fù)合區(qū)域，提高LED的整體發(fā)光效率；本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能較大地提高強(qiáng)LED的發(fā)光效率與信賴性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的襯底、過(guò)渡層、u型氮化鎵層、η型氮化鎵層、多量子阱層、P型氮化鎵層、ITO摻錫氧化銦層、P型電極和形成于η型氮化鎵層上的η型電極，其特征在于，還包括P型接觸層，所述P型接觸層介于P型氮化鎵層和ITO摻錫氧化銦層之間，呈鍥型結(jié)構(gòu)，且P型接觸層的空穴濃度漸變，靠近P型氮化鎵層的一測(cè)空穴濃度高，遠(yuǎn)離P型氮化鎵層一側(cè)空穴濃度低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型接觸層由摻雜Mg或Be的AlyInxGa1TyN的半導(dǎo)體層構(gòu)成,其中0彡叉彡1,0 ^ y ^ 1,0彡x+y < I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型接觸層的摻雜濃度由下至上依次呈漸變型，靠近P型氮化鎵層的一測(cè)濃度高，遠(yuǎn)離P型氮化鎵層的一側(cè)濃度低。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型接觸層摻雜的濃度范圍為 l*1017/cm3 9*1022/cm3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3或4所述一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型接觸層被刻腐蝕前的厚度取值范圍為0.01 1 00 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括依次層疊的襯底、過(guò)渡層、u型氮化鎵層、n型氮化鎵層、多量子阱層、p型氮化鎵層、ITO摻錫氧化銦層、p型電極和形成于n型氮化鎵層上的n型電極，還包括p型接觸層，所述p型接觸層介于p型氮化鎵層和ITO摻錫氧化銦層之間，呈鍥型結(jié)構(gòu)，且p型接觸層的空穴濃度漸變，靠近p型氮化鎵層一測(cè)空穴濃度高，遠(yuǎn)離p型氮化鎵層一側(cè)空穴濃度低；本發(fā)明所述LED外延結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能較大地提高強(qiáng)LED的發(fā)光效率與信賴性。
文檔編號(hào)H01L33/02GK103078018SQ20131003601
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者李鴻建, 靳彩霞, 董志江 申請(qǐng)人:武漢迪源光電科技有限公司