專利名稱：一種臺階結構的碳化硅外延發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體技術領域，特別涉及一種臺階結構的碳化硅外延發(fā)光二極管。
背景技術：
半導體發(fā)光二極管應用日益廣泛，特別是在照明方面有取代白熾燈和熒光燈的趨勢，但是目前還面臨一些技術上的問題，特別是光取出效率比較低。這導致了發(fā)光二極管的亮度不足等缺陷?，F(xiàn)在較為常見的發(fā)光二極管是在藍寶石襯底上依次形成GaN緩沖層、η型摻雜的GaN層、InGaN/GaN多量子阱、p型摻雜的AlGaN層和p型摻雜的GaN層、η型歐姆接觸層，在襯底下具有P型歐姆接觸層，這種結構存在以下明顯缺點:由于纖鋅礦結構的GaN總是沿著
或者
方向垂直于襯底生長，而這兩個方向恰恰是極性軸方向，因此GaN基材料會表現(xiàn)出強烈的晶格極化，這導致InGaN/GaN多量子阱區(qū)強烈的極化效應。而且，面對日益小型化的電子設備而言，現(xiàn)有的這種結構的發(fā)光二極管的發(fā)熱量日益無法滿足小型化電子設備的需求。與一般的二極管相比，碳化硅(SiC)基二極管的優(yōu)勢在于讓設計工程師可以考慮降低電源二極管的最大額定電流，使用尺寸更小的二極管，而不會降低可用功率。在通常配有散熱器的大功率電源產(chǎn)品中，新二極管可以使這些器件更小，電源供應更緊湊，功率密度變得更高，可以提高開關頻率，使其它元器件如濾波電容和電感變得更小，成本更低廉，功耗更低。碳化硅(SiC)技術之所以能夠提供這些優(yōu)點，是因為在正常導通期間，碳化硅二極管不會累積反向恢復電荷。當一個傳統(tǒng)的雙極硅二極管關斷時，必須在二極管結附近的電荷載流子群之間進行重新整合，以驅散累積的反向恢復電荷。在重新整合期間出現(xiàn)的電流叫做反向恢復電流。當與相關的半導體電源開關上的電壓結合時，這個不需要的電流會產(chǎn)生熱量，從開關上排散出去。通過消除反向恢復電荷，碳化硅二極管在電路板的功耗比傳統(tǒng)二極管低很多，這有助于提高電路板的能效，降低散熱量。因而SiC二極管的適用溫度范圍就會更廣。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的問題，提出了一種量子阱材料交替變化的臺階結構的發(fā)光二極管，通過這種量子阱材料交替變化的結構，增強了對電子和空穴的限制作用，有效提高了發(fā)光二極管的發(fā)光效率，從而有效提高發(fā)光二極管的亮度，并且考慮到電子設備的小型化，本發(fā)明還在提高亮度的基礎上，考慮到采用碳化硅作為二極管的外延襯底，從而降低發(fā)光二極管的功耗，減少其發(fā)熱量。首先對本發(fā)明所采用的“上”、“下”進行定義，在本發(fā)明中，通過參照附圖，本發(fā)明所述的“上”為附圖中面向附圖時垂直向上的方向。本發(fā)明所述的“下”為附圖中面向附圖時垂直向下的方向。本發(fā)明提出的發(fā)光二極管結構為:在硅襯底(I)上具有外延生長的碳化硅外延層(2 )，在該碳化硅外延層(2 )上依次具有低溫緩沖層(3、)n型摻雜的Ala 05In0.05Ga0.9N層(4)、交替形成的超晶格結構的I1-Alaci5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層(5)、p型摻雜的AlGaN層(6 )、P型摻雜的In。.05Ga0.95N層(7 )、交替形成的超晶格結構的p-1nQ.^a0.95N/P-1na1Gaa95P多量子阱層(8)，第一透明金屬層(9)以及P型電極(10)，其中在所述η型摻雜的Al。.05In0.05Ga0.9N層(4 )上具有第二透明金屬層(11)以及η電極(12 )。其中，交替形成的I1-Alatl5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P 多量子阱層(5)的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inaci5Gaa9N多量子講層(501),然后在該I1-Alaci5Inaci5Gaa9N多量子講層(501)上形成n-AIaCl5Ina05Ga0.9P多量子阱層(502),以該兩層(501)和(502)作為一個周期，共形成10-20個周期；其中，交替形成的超晶格結構的p-1% Aaci 95NziP-1na Aatl 95P多量子阱層(8)的具體結構為:先形成P-1naiGaa95N多量子阱層(801)，然后在該p-1% ^aa95N多量子阱層(801)上形成p-1% Aaa95P多量子阱層(802)，以該兩層作為一個周期，共形成15-25個周期。其中，第一透明金屬層和第二透明金屬層的材料為ΙΤ0。


附圖1為本發(fā)明提出的發(fā)光二極管結構示意圖。圖2為附圖1中的局部放大示意圖。圖3為附圖1中的局部放大示意圖。
具體實施例方式實施例1參見圖1-3，本發(fā)明提出的發(fā)光二極管結構為:在硅襯底I上具有外延生長的碳化硅外延層2，在該碳化硅外延層2上依次具有低溫緩沖層3、η型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4、交替形成的超晶格結構的I1-Alatl5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層5、ρ型摻雜的AlGaN層6、ρ型摻雜的Inatl5Gaa95N層7、交替形成的超晶格結構的P-1naiGaa95N/P-1naiGaa95P多量子阱層8，第一透明金屬層9以及ρ型電極10，其中在所述η型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4上具有第二透明金屬層11以及η電極12。其中，交替形成的η-Α10.051n0.05Ga0.9N/n-A 10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層5的具體結構為:先形成n-AlQ.05In0.05Ga0.9N多量子阱層501，然后在該n_Ala 05In0.05Ga0.9N多量子阱層501上形成I1-AIaci5Inatl5Gaa9P多量子阱層502，以該兩層501和502作為一個周期，共形成10-20個周期；其中，交替形成的超晶格結構的P-1naiGaa95NziP-1naiGaa95P多量子阱層8的具體結構為:先形成P-1% Aaa95N多量子阱層801，然后在該P-1na Aaa95N多量子阱層801上形成P-1naiGaa95P多量子阱層802，以該兩層作為一個周期，共形成15-25個周期。其中，第一透明金屬層和第二透明金屬層的材料為ΙΤ0。

實施例2下面介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例，該優(yōu)選實施例為本發(fā)明提出的發(fā)光二極管結構中，亮度最優(yōu)的結構。
參見圖1-3，本發(fā)明提出的發(fā)光二極管結構為:在硅襯底I上具有外延生長的碳化硅外延層2，在該碳化硅外延層2上依次具有低溫緩沖層3、η型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4、交替形成的超晶格結構的I1-Alatl5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層5、ρ型摻雜的AlGaN層6、ρ型摻雜的Inatl5Gaa95N層7、交替形成的超晶格結構的P-1naiGaa95N/P-1naiGaa95P多量子阱層8，第一透明金屬層9以及ρ型電極10，其中在所述η型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4上具有第二透明金屬層11以及η電極12。其中，交替形成的I1-Alaci5Inatl5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層5的具體結構為:先形成n-AlQ.05In0.05Ga0.9N多量子阱層501，然后在該n_Ala 05In0.05Ga0.9N多量子阱層501上形成I1-AIaci5Inatl5Gaa9P多量子阱層502，以該兩層501和502作為一個周期，共形成10個周期；其中，交替形成的超晶格結構的P-1naiGaa95NziP-1naiGaa95P多量子阱層8的具體結構為:先形成P-1% Aaa95N多量子阱層801，然后在該P-1na Aaa95N多量子阱層801上形成P-1naiGaa95P多量子阱層802，以該兩層作為一個周期，共形成20個周期。至此，上述描述已經(jīng)詳細的說明了本發(fā)明的發(fā)光二極管結構，相對于現(xiàn)有的發(fā)光二極管，本發(fā)明提出的結構能夠大幅度提高發(fā)光亮度以及降低二極管的功耗。前文的描述的實施例僅僅只是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其并非用于限定本發(fā)明。本領域技術人員在不脫離本發(fā)明精神的前提下，可對本發(fā)明做任何的修改，而本發(fā)明的保護范圍由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種臺階結構的發(fā)光二極管，其特征在于:在娃襯底(I)上具有外延生長的碳化娃外延層(2)，在該碳化硅外延層(2)上依次具有低溫緩沖層(3、)n型摻雜的Ala 05In0.05Ga0.9N層(4)、交替形成的超晶格結構的I1-Alaci5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層(5)、P型摻雜的AlGaN層(6)、P型摻雜的Inatl5Gaa95N層(7)、交替形成的超晶格結構的P-1n0.!Ga0.95N/p-1n0.^a0.95P多量子阱層(8)，第一透明金屬層(9)以及p型電極(10)，其中在所述η型摻雜的Al。.05In0.05Ga0.9N層(4 )上具有第二透明金屬層(11)以及η電極(12 )。
2.如權利要求1所述的發(fā)光二極管，其特征在于: 其中，交替形成的n-Ala Jna05Ga0.9N/n-A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inatl5Gaa9N多量子阱層，然后在該I1-Alatl5Inatl5Gaa9N多量子阱層上形成I1-AIaci5Inatl5Gaa9P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期，優(yōu)選為10個周期。
3.如權利要求1 或2所述的發(fā)光二極管，其特征在于: 其中，交替形成的超晶格結構的p-1% Aaa 95N/p-1n0.^a0.95P多量子阱層的具體結構為:先形成P-1%!Ga0.95N多量子阱層，然后在該p-1na^a0.95N多量子阱層上形成P-1n0.Aaa95P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成15-25個周期，優(yōu)選為20個周期。
4.如權利要求1-3任意之一所述的發(fā)光二極管，其特征在于: 所述第一透明金屬層和所述第二透明金屬層的材料為ITO。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臺階結構的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的結構為在硅襯底(1)上具有外延生長的碳化硅外延層(2)，在該碳化硅外延層(2)上依次具有低溫緩沖層(3、)n型摻雜的Al0.05In0.05Ga0.9N層(4)、交替形成的超晶格結構的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱層(5)、p型摻雜的AlGaN層(6)、p型摻雜的In0.05Ga0.95N層(7)、交替形成的超晶格結構的p-In0.1Ga0.95N/p-In0.1Ga0.95P多量子阱層(8)，第一透明金屬層(9)以及p型電極(10)，其中在所述n型摻雜的Al0.05In0.05Ga0.9N層(4)上具有第二透明金屬層(11)以及n電極(12)。
文檔編號H01L33/02GK103165774SQ20131006466
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者童小春 申請人:溧陽市宏達電機有限公司