專利名稱：一種照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件中發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種照明用 氮化鎵基發(fā)光二極管器件。
背景技術(shù)：
如文獻(xiàn)F.A. Ponce and D.P. Bour， Nitride-based semiconductors for blue and green light-emitting devices, Nature, 386 ( 1997) 351 禾卩文獻(xiàn)Shuji Nakamura, Gerhard Fasol, "The Blue Laser Diode, —GaN based light emitters and lasers", Springer-Verlage Berlin Heidelberg, New York, (1997)所述，在徘徊了二十多年之后，GaN基半導(dǎo)體薄膜的生長于二十世紀(jì)九十年代初有 了飛速的發(fā)展。女口 文獻(xiàn) Shuji Nakamura， ef.a/. "Candela-class highbrightness InGaN/AlGaN double-heterostructure blue-light-emitting diodes, ^p/ /.尸/z;^丄e". 64(13): 1687-89， 1994 、 文獻(xiàn) Shuji Nakamura, ".a/. "InGaN-based multi-quantum-well-structure laser diodes", Jpn丄Appl, Phys. 35: L74-76, 1996禾卩文獻(xiàn)F.Binet， ".a/. "Mechanisms of recombination in GaN photodetectors, J;^/.P/^.69(9): 1202-04， 1996所述，隨著對(duì)P-GaN， InGaN研究的突破，用其化合物研制出了 GaN基藍(lán)/綠光LED、 GaN基激 光二極管(LD)、 GaN基紫外探測(cè)器等。盡管GaN基LED已有部分產(chǎn)業(yè)化，但仍存在著大量的問題和有待改 進(jìn)的地方。首先，由于現(xiàn)有n型InGaN的電子密度(1019/cm3)和遷移率 (100cm2/Vs)都遠(yuǎn)高于p型GaN (10力cm3和10cm2/Vs)，所以pn結(jié)的 耗盡層則基本上是存在于p型GaN —側(cè)，這對(duì)以n型InGaN為有源層的 發(fā)光二極管來說是矛盾的，存在著大量的電子-空穴非輻射復(fù)合。因此，二 極管的發(fā)光效率很低。
其次，必需在低溫(600°C-900°C)和氮?dú)?N2)氣氛下生長InGaN 有源層，而后繼生長p型GaN則需要在高溫(1050°C)和氫氣(H2)氣 氛中進(jìn)行，這就造成了一個(gè)很大的溫度切換(約400。C溫差)、 一個(gè)很大 的氣流擾動(dòng)(環(huán)境氣氛切換)和一個(gè)大的晶格失配。因此，在二極管中很 難形成優(yōu)質(zhì)的pn異質(zhì)結(jié)。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種照明用氮化鎵基發(fā)光二極 管器件，以提高二極管的發(fā)光效率，在二極管中形成優(yōu)質(zhì)的pn異質(zhì)結(jié)。(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的-一種照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，該二極管器件包括 n型襯底(2);在n型襯底(2)上依次外延生長的n型GaN基化合物(4)和p型 InGaN有源層(7);在p型InGaN有源層(7)上制備的p型透明電極(9);和在n型襯底(2)的背面制備的n型電極(10)。該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與p型透明電極(9)之 間進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)，該p型GaN基化合物(5)在n 型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和p 型GaN基化合物(5)的順序依次外延生長而成，并在p型GaN基化合物 (5)上制備p型透明電極(9)。該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)和p型GaN基化合物(5)的順序依次外延生長而 成。該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)和 p型InGaN有源層(7)的順序依次外延生長而成。該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與p型透明電極(9)之 間進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)，該p型GaN基化合物(5)在n 型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)和p型GaN基化合物(5)的順序依次外延生長而 成，并在p型GaN基化合物(5)上制備p型透明電極(9)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)上進(jìn)一步包括n型GaN基 化合物(4)，該n型GaN基化合物(4)在n型襯底(2)上按照n型GaN 基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型GaN基化合物(4)的順 序依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層的n 型GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的 p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的最外層n 型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)；所述pn異質(zhì)結(jié)為p型 InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與最外層n型GaN基化合物 (4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6) 在n型襯底(2)上按照n'型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長 而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物 (4)和次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源 層(7)。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 它們與p型電極(13)形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì) 結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì) 結(jié)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6) 所形成的pn同質(zhì)結(jié)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4) 的順序依次外延生長而成。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長而 成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將n型GaN基化合物(4)局部 去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7)上 制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型GaN基化合物(4)上制備n 型透明電極(12)。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 它們與p型電極(13)形成pn同質(zhì)結(jié)與pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì) 結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6)所形成的pn同質(zhì) 結(jié)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 所形成的pn異質(zhì)結(jié)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN棊化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4) 的順序依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層 n型GaN基化合物(4)和次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露 出p型InGaN有源層(7)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)上進(jìn)一步包括n型InGaN 有源層(6),該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2)上按照n型GaN 基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的順序 依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將n型InGaN有 源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN 有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型InGaN有源層(6) 上制備n型透明電極(12)。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層 (7)與n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p 型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在 n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p 型InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的順序依次外延生長而 成。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型 InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。該二極管器件在n型InGaN有源層(6)上進(jìn)一步包括n型GaN基 化合物(4)，該n型InGaN基化合物(4)在n型襯底(2)上按照n型 GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)、 n 型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長而 成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4) 和次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)。該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)， 它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型 InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。所述n型襯底(2)為包括n型碳化硅SiC、 n型砷化鎵GaAs或n型 硅Si三者之一；所述n型電極(10)為反射型的n型電極，或?yàn)橥该鞯膎 型電極。所述n型GaN基化合物(4)為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN三 種化合物的任意組合，所述n型GaN基化合物(4)的禁帶寬度大于n型 InGaN有源層(6)和p型InGaN有源層(7)的禁帶寬度。
所述p型GaN基化合物(5)為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN三 種化合物的任意組合，所述p型GaN基化合物(5)的禁帶寬度大于p型 InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的禁帶寬度。所述p型InGaN有源層(7)發(fā)出的光子能量與其能帶間隙相對(duì)應(yīng)， 即Eg-hc/X，其中Eg為禁帶寬度，h為普朗克常數(shù)，c為光速，X為波長， 該p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)接觸形成pn異質(zhì)結(jié)， 與相同組份的n型InGaN有源層(6)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)，所述p型InGaN 有源層(7)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和p型GaN基化合 物(5)的禁帶寬度。所述n型InGaN有源層(6)發(fā)出的光子能量與其帶隙相對(duì)應(yīng)，即 Eg=hc/X，其中Eg為禁帶寬度，h為普朗克常數(shù)，c為光速，人為波長，該 n型InGaN有源層(6)與p型GaN基化合物(5)接觸形成pn異質(zhì)結(jié)， 與相同組份的p型InGaN有源層(7)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)，所述n型InGaN 有源層(6)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和p型GaN基化合 物(5)的禁帶寬度。對(duì)于含有單個(gè)pn結(jié)的器件，所述pn異質(zhì)結(jié)界面的制備工藝為降溫過 程，所述pn同質(zhì)結(jié)界面的制備工藝為溫度無變化過程；對(duì)于含有兩個(gè)pn結(jié)的器件，所述pn結(jié)界面的制備工藝中至少有一個(gè) pn結(jié)界面的制備工藝為降溫、或無溫度變化過程。(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 1、利用本發(fā)明，可以使pn結(jié)電子-空穴復(fù)合發(fā)光區(qū)與整個(gè)耗盡層基本 重合。由于n型GaN中電子的濃度和遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于p型InGaN中空穴 的濃度和遷移率，故電子從n型GaN向p型InGaN的擴(kuò)散要遠(yuǎn)多于空穴 從p型GaN向n型InGaN的擴(kuò)散，pn結(jié)耗盡層主要存在于p型InGaN — 側(cè)，因此選擇p型InGaN為有源區(qū)，從而使電子-空穴復(fù)合發(fā)光區(qū)與耗盡 層相一致，使發(fā)光區(qū)擴(kuò)大了數(shù)倍，提高了電子-空穴的復(fù)合效率，進(jìn)而提高 了 pn結(jié)GaN基LED器件的發(fā)光效率。2、 利用本發(fā)明，可以有效避免pn結(jié)界面上的In組份逃逸。在通常的 低溫(600°C-900。C) n型InGaN生長向高溫U050。C) p型GaN生長的 升溫轉(zhuǎn)換中，很難避免In組份的逃逸，但在本發(fā)明中將pn結(jié)選擇在由n 型GaN生長向p型InGaN生長的降溫過程中，其In組份逃逸情況可大為 改善，能夠在二極管中形成優(yōu)質(zhì)的pn異質(zhì)結(jié)。3、 利用本發(fā)明，可避免pn結(jié)界面上的晶格失配。通常InGaN與GaN 的晶格失配高達(dá)12%，因此會(huì)引出許多失配位錯(cuò)和穿越位錯(cuò)，但在本發(fā)明 中選擇由n型InGaN向p型InGaN的同質(zhì)結(jié)，其情況可大為改善，能夠 在二極管中形成陡哨的、無失配位錯(cuò)的pn同質(zhì)結(jié)。4、 利用本發(fā)明，增加了GaN基LED的pn結(jié)個(gè)數(shù)。由于目前的GaN 基LED器件是由單個(gè)pn結(jié)構(gòu)成，因此它的功率在芯片面積不變的情況下 很難有所提高。而在n型襯底上外延生長n-p-n結(jié)構(gòu)，相應(yīng)制備出各自的 電極，并使兩個(gè)pn結(jié)并聯(lián)，則可在相同芯片尺寸下成倍地提高GaN基發(fā) 光二極管功率。5、 利用本發(fā)明，改善了 GaN基LED的白光光譜特性。由于目前的 GaN基LED白光光譜是由一個(gè)窄藍(lán)光峰和一個(gè)寬的熒光粉黃光峰疊加而 成，因此它的白光光譜是一有起伏的曲線，藍(lán)光峰越窄，這種起伏越大， 白光光譜越差。而以p型InGaN為有源區(qū)所構(gòu)成pn同質(zhì)結(jié)和pn異質(zhì)結(jié)， 能夠產(chǎn)生較寬的藍(lán)光峰，兩個(gè)較寬峰的疊加就可以形成較為平坦的白光光 譜，這在色度學(xué)上極為重要。另一方面，較寬的藍(lán)光峰對(duì)激發(fā)熒光粉也較 為有效，從而可以提高熒光粉對(duì)藍(lán)光光子的轉(zhuǎn)化效率，改善GaN基LED 的白光光譜特性。


圖1為本發(fā)明提供的第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖2為本發(fā)明提供的第二種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖3為本發(fā)明提供的第三種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖4為本發(fā)明提供的第四種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖5為本發(fā)明提供的第五種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6為本發(fā)明提供的第六種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖7為本發(fā)明提供的第七種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖8為本發(fā)明提供的第八種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖9為本發(fā)明提供的第九種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu) 的示意圖；圖10為本發(fā)明提供的第十種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié) 構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為pn單異質(zhì)結(jié)GaN基LED器件， 具體包括n型襯底(2);在n型襯底(2)上依次外延生長的n型GaN 基化合物(4)和p型InGaN有源層(7);在p型InGaN有源層(7)上 制備的p型透明電極(9);和在n型襯底(2)的背面制備的n型電極(10)。制備所述第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)和p型InGaN有源層(7)， 在p型InGaN有源層(7)上制備大面積的p型透明電極(9)、以及接線 柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10)。如圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的第二種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為ppn雙異質(zhì)結(jié)GaN基LED器件。
該二極管器件是在圖1所述第一種類型的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)的器件，即在圖l所述第一 種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有源層(7)與p型 透明電極(9)之間進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)。所述p型GaN基化合物(5)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和p型GaN基化合物(5)的順序 依次外延生長而成，并在p型GaN基化合物(5)上制備p型透明電極(9)。制備所述第二種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7) 和p型GaN基化合物(5),在p型GaN基化合物(5)上制備大面積的p 型透明電極(9)、以及接線柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電 極(10)。如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的第三種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為雙側(cè)限制的pn同質(zhì)結(jié)GaN基 LED器件。該二極管器件是在圖2所述第二種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器 件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件，即在圖2所述第 一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有源層(7)與n 型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)。所述n型 InGaN有源層(6)在n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型 InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)和p型GaN基化合物(5)的 順序依次外延生長而成，并在p型GaN基化合物(5)上制備p型透明電 極(9)。制備所述第三種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、p型InGaN有源層(7)和p型GaN基化合物(5)，在p型GaN基化合物 (15)上制備p型透明電極(9)、以及接線柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10)。
如圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的第四種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為單側(cè)限制的pn同質(zhì)結(jié)GaN基 LED器件。該二極管器件是在圖1所述第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器 件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件，即在圖1所述第 一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的n型GaN基化合物(4)與p 型InGaN有源層(7)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)。所述n型 InGaN有源層(6)在n型襯底(2)上按照n型GaN基化合物(4)、 n型 InGaN有源層(6)和p型InGaN有源層(7)的順序依次外延生長而成。制備所述第四種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6) 和p型InGaN有源層(7)，在p型InGaN有源層(7)上制備大面積的p 型透明電極(9)、以及接線柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電 極(10)。如圖5所示，圖5為本發(fā)明提供的第五種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為兩個(gè)pn異質(zhì)結(jié)并聯(lián)大功率GaN 基LED器件。該二極管器件是在圖1所述第一種類型照明用氮化鎵基發(fā) 光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型GaN基化合物(4)的器件，即在 圖1所述第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有源層 (7)上進(jìn)一步包括n型GaN基化合物(4)。所述n型GaN基化合物(4)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型GaN基化合物(4)的順序 依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層的n型 GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p 型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的最外層n型 GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)。制備所述第三種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7) 和n型GaN基化合物(4)，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外
層的n型GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在 露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的最 外層n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)、以及接線柱； 然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10);并連接n型透明電極(12) 與n型電極(10)，它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)；所 述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型GaN基化合物(4) 所形成的pn異質(zhì)結(jié)。如圖6所示，圖6為本發(fā)明提供的第六種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為pn異質(zhì)結(jié)和pn同質(zhì)結(jié)并聯(lián)的大 功率GaN基LED器件。該二極管器件是在圖5所述第五種類型照明用氮 化鎵基發(fā)光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型GaN基化合物(6)的器 件，即在圖5所述第五種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN 有源層(7)與最外層n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN 有源層(6)。所述n型InGaN有源層(6)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN 基化合物(4)的順序依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的 方法，將最外層n型GaN基化合物(4)和次外層n型InGaN有源層(6) 局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7) 上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的最外層n型GaN基化合物(4) 上制備n型透明電極(12)。制備所述第六種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底(2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)，并采用干法刻蝕或濕 法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4)和次外層n型InGaN有 源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN 有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)、以及接線柱；然后在n型襯底(2)的 背面制備n型電極(10);并連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，
它們與p型電極(13)形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì) 結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì) 結(jié)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6) 所形成的pn同質(zhì)結(jié)。。如圖7所示，圖7為本發(fā)明提供的第七種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二 極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為pn同質(zhì)結(jié)和pn異質(zhì)結(jié)并聯(lián)的大 功率GaN基LED器件。該二極管器件是在圖5所述第五種類型照明用氮 化鎵基發(fā)光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括ri型InGaN有源層(6)的器 件，即在圖5所述第五種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN 有源層(7)和n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源 層(6)。所述n型InGaN有源層(6)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)和n型GaN 基化合物(4)的順序依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的 方法，將最外層n型GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN有源 層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余 未刻蝕的最外層n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)。制備所述第七種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)和n型GaN基化合物(4)，并采用干法刻蝕或濕 法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN 有源層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在 剩余未刻蝕的最外層n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)、 以及接線柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10);并連接n 型透明電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13)形成pn同質(zhì) 結(jié)與pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型 InGaN有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有 源層(7)與n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)。
如圖8所示，圖8為本發(fā)明提供的第八種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)并聯(lián)的大功率GaN 基LED器件。該二極管器件是在圖6或圖7所述照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的 基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件。當(dāng)該二極管器件是在圖6所述第六種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件時(shí)，是在圖6所 述第六種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有源層(7) 與n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)。當(dāng)該二極管器件是在圖7所述第七種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件時(shí)，是在圖7所 述第七種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有源層(7) 與最外層n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)。所述n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2)上按照n型GaN基化 合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)、 n型InGaN 有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長而成，并采 用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4)和次外 層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)。制備所述第八種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長內(nèi)層n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源區(qū)(6)、 p型InGaN有源區(qū)(7)、 n型InGaN有源區(qū)(6)和n型GaN基化合物(4)， 并釆用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4)和 次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)， 在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的 最外層n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)、以及接線柱； 然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10);并連接n型透明電極(12) 與n型電極(10)，它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN有源 層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。
如圖9所示，圖9為本發(fā)明提供的第九種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為pn異質(zhì)結(jié)和pn同質(zhì)結(jié)并聯(lián)的大 功率GaN基LED器件。該二極管器件是在圖1所述第一種類型照明用氮 化鎵基發(fā)光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器 件，即在圖l所述第一種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN 有源層(7)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)。所述n型InGaN有源層(6)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的順序依 次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將n型InGaN有源 層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN有 源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型InGaN有源層(6) 上制備n型透明電極(12)。制備所述第九種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7) 和n型InGaN有源層(6)，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將n型InGaN 有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN 有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型InGaN有源層(6) 上制備n型透明電極(12)、以及接線柱；然后在n型襯底(2)的背面制 備n型電極(10);并連接n型透明電極(12)與n型電極(10),它們與 p型電極(13)形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p 型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)，所 述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6)所形成 的pn同質(zhì)結(jié)。如圖10所示，圖IO為本發(fā)明提供的第十種類型照明用氮化鎵基發(fā)光 二極管器件結(jié)構(gòu)的示意圖，該二極管器件為兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)并聯(lián)的大功率 GaN基LED器件。該二極管器件是在圖9所述第九種類型照明用氮化鎵 基發(fā)光二極管器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)的器件， 即在圖9所述第九種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件的p型InGaN有 源層(7)和n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6) 。所述n型InGaN有源層(6)是在n型襯底(2)上按照n型GaN基 化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)和n型InGaN 有源層(6)的順序依次外延生長而成，并釆用干法刻蝕或濕法腐蝕的方 法，將最外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7) ，在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未 刻蝕的n型InGaN有源層(6)上制備n型透明電極(12)。制備所述第十種類型照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，是在n型襯底 (2)上依次外延生長n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)，并采用干法刻蝕或濕 法腐蝕的方法，將最外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN 有源層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在 剩余未刻蝕的n型InGaN有源層(6)上制備n型透明電極(12)、以及接 線柱；然后在n型襯底(2)的背面制備n型電極(10);并連接n型透明 電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié) 的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN 有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。另外，對(duì)于圖1至圖IO所述的十種類型的照明用氮化鎵基發(fā)光二極 管器件而言，所述n型襯底(2)為包括n型碳化硅SiC、 n型砷化鎵GaAs 或n型硅Si三者之一；所述n型電極(10)為反射型的n型電極，或?yàn)橥?明的n型電極。所述n型GaN基化合物(4)為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN三 種化合物的任意組合，所述n型GaN基化合物(4)的禁帶寬度大于n型 InGaN有源層(6)和p型InGaN有源層(7)的禁帶寬度。所述p型GaN基化合物(5)為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN三
種化合物的任意組合，所述p型GaN基化合物(5)的禁帶寬度大于p型 InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的禁帶寬度。所述P型InGaN有源層(7)為發(fā)光區(qū)，其發(fā)出的光子能量與其能帶 間隙相對(duì)應(yīng)，即Eg-hc/人，其中Eg為禁帶寬度、h為普朗克常數(shù)、c為光 速、X為波長。該有源層(7)與n型GaN基化合物(4)接觸形成pn異 質(zhì)結(jié)，與相同組份的n型InGaN有源層(6)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)，所述p 型InGaN有源層(7)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和p型GaN 基化合物(5)的禁帶寬度。所述n型InGaN有源層(6)為發(fā)光區(qū)，其發(fā)出的光子能量與其能帶 間隙相對(duì)應(yīng)(Eg=hc/;U，該有源層(6)與p型GaN基化合物(5)接觸形 成pn異質(zhì)結(jié)，與相同組份的p型InGaN有源層(7)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)， 所述n型InGaN有源層(6)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和 p型GaN基化合物(5)的禁帶寬度。所述pn結(jié)界面的制備工藝，對(duì)于含有單個(gè)pn結(jié)的器件，pn異質(zhì)結(jié)界 面的制備工藝為降溫過程，pn同質(zhì)結(jié)界面的制備工藝為溫度無變化過程; 對(duì)于含有兩個(gè)pn結(jié)的器件，其中至于有一個(gè)pn結(jié)界面的制備工藝為降溫、 或無溫度變化過程。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 己，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 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、一種照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征在于，該二極管器件包括n型襯底(2)；在n型襯底(2)上依次外延生長的n型GaN基化合物(4)和p型InGaN有源層(7)；在p型InGaN有源層(7)上制備的p型透明電極(9)；和在n型襯底(2)的背面制備的n型電極(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與p型透明電極(9) 之間進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)，該p型GaN基化合物(5)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和p型GaN基化 合物(5)的順序依次外延生長而成，并在p型GaN基化合物(5)上制 備p型透明電極(9)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)和p型GaN基化合物(5)的順序依次外延生長而成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)之間進(jìn)一步包括-n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)和p型InGaN有 源層(7)的順序依次外延生長而成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在所述p型InGaN有源層(7)與p型透明電極(9) 之間進(jìn)一步包括p型GaN基化合物(5)，該p型GaN基化合物(5)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)和p型GaN基化合物(5)的順序依次外延生長而成，并在p型 GaN基化合物(5)上制備p型透明電極(9)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)上進(jìn)一步包括-n型GaN基化合物(4)，該n型GaN基化合物(4)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型GaN基化 合物(4)的順序依次外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法， 將最外層的n型GaN基化合物(4)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)， 在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的 最外層n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13) 形成兩個(gè)pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)；所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型GaN基化合 物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與最外層n型GaN基化合 物(4)之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)、 n型InGaN有源 層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長而成，并采用干 法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN基化合物(4)和次外層n 型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10),它們與p型電極(13) 形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 所形成的pn異質(zhì)結(jié)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN 有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次 外延生長而成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)和n型GaN基化合物(4)的順序依次外延生長而成，并采用干 法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將n型GaN基化合物(4)局部去除，露出p 型InGaN有源層(7)，在露出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極 (13)，在剩余未刻蝕的n型GaN基化合物(4)上制備n型透明電極(12)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13) 形成pn同質(zhì)結(jié)與pn異質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN有源層(6) 所形成的pn同質(zhì)結(jié)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN 基化合物(4)所形成的pn異質(zhì)結(jié)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括 n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次 外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN 基化合物(4)和次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN 有源層(7)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征 在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)上進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 p型InGaN有源層(7)和n型InGaN有 源層(6)的順序依次外延生長而成，并釆用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法， 將n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN有源層(7)，在露 出的p型InGaN有源層(7)上制備p型電極(13)，在剩余未刻蝕的n型 InGaN有源層(6)上制備n型透明電極(12)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，形成pn異質(zhì)結(jié)與pn同 質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn異質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 所形成的pn異質(zhì)結(jié)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與n型InGaN 有源層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件在p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4) 之間進(jìn)一步包括n型InGaN有源層(6)，該n型InGaN有源層(6)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)和n型InGaN有源層(6)的順序依次外延生長而成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13)形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN有源 層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特 征在于，該二極管器件在n型InGaN有源層(6)上進(jìn)一步包括n型GaN基化合物(4)，該n型InGaN基化合物(4)在n型襯底(2) 上按照n型GaN基化合物(4)、 n型InGaN有源層(6)、 p型InGaN有源 層(7)、 n型InGaN有源層(6)和n型GaN基化合物(4)的順序依次 外延生長而成，并采用干法刻蝕或濕法腐蝕的方法，將最外層n型GaN 基化合物(4)和次外層n型InGaN有源層(6)局部去除，露出p型InGaN 有源層(7)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求10、 13或18所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器 件，其特征在于，該二極管器件進(jìn)一步包括連接n型透明電極(12)與n型電極(10)，它們與p型電極(13) 形成兩個(gè)pn同質(zhì)結(jié)的并聯(lián)，所述pn同質(zhì)結(jié)為p型InGaN有源層(7)與其兩側(cè)n型InGaN有源 層(6)所形成的pn同質(zhì)結(jié)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，其特征在于，所述n型襯底(2)為包括n型碳化硅SiC、 n型砷化鎵GaAs或n型 硅Si三者之一；所述n型電極(10)為反射型的n型電極，或?yàn)橥该鞯膎型電極。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件，其特征在于，所述n型GaN基化合物(4)為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為n型GaN、 n型AlGaN或n型InGaN三 種化合物的任意組合，所述n型GaN基化合物(4)的禁帶寬度大于n型 InGaN有源層(6)和p型InGaN有源層(7)的禁帶寬度。
22、 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件，其特征在于，所述p型GaN基化合物(5)為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN 三種化合物的任意一種，或者為p型GaN、 p型AlGaN或p型InGaN三 種化合物的任意組合，所述p型GaN基化合物(5)的禁帶寬度大于p型 InGaN有源層(7)和n型InGaN有源層(6)的禁帶寬度。
23、 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件，其特征在于，所述p型InGaN有源層(7)發(fā)出的光子能量與其能帶間隙相對(duì)應(yīng)， 即Eg-hc從，其中Eg為禁帶寬度，h為普朗克常數(shù)，c為光速，入為波長， 該p型InGaN有源層(7)與n型GaN基化合物(4)接觸形成pn異質(zhì)結(jié)， 與相同組份的n型InGaN有源層(6)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)，所述p型InGaN 有源層(7)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和p型GaN基化合 物(5)的禁帶寬度。
24、 根據(jù)權(quán)利要求1至19任一項(xiàng)所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管 器件，其特征在于，所述n型InGaN有源層(6)發(fā)出的光子能量與其帶隙相對(duì)應(yīng)，即 Eg-hc/人，其中Eg為禁帶寬度，h為普朗克常數(shù)，c為光速，人為波長，該 n型InGaN有源層(6)與p型GaN基化合物(5)接觸形成pn異質(zhì)結(jié)， 與相同組份的p型InGaN有源層(7)接觸形成pn同質(zhì)結(jié)，所述n型InGaN 有源層(6)的禁帶寬度小于n型GaN基化合物(4)和p型GaN基化合 物(5)的禁帶寬度。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23和24所述的照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件， 其特征在于，對(duì)于含有單個(gè)pn結(jié)的器件，所述pn異質(zhì)結(jié)界面的制備工藝為降溫過 程，所述pn同質(zhì)結(jié)界面的制備工藝為溫度無變化過程；對(duì)于含有兩個(gè)pn結(jié)的器件，所述pn結(jié)界面的制備工藝中至少有一個(gè) pn結(jié)界面的制備工藝為降溫、或無溫度變化過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種照明用氮化鎵基發(fā)光二極管器件，該二極管器件包括n型襯底(2)；在n型襯底(2)上依次外延生長的n型GaN基化合物(4)和p型InGaN有源層(7)；在p型InGaN有源層(7)上制備的p型透明電極(9)；和在n型襯底(2)的背面制備的n型電極(10)。利用本發(fā)明，使電子-空穴復(fù)合發(fā)光區(qū)與整個(gè)耗盡層基本重合，可提高二極管的發(fā)光效率；在降溫中制備pn結(jié)，可有效地防止In組份的逃逸，大大提高pn結(jié)質(zhì)量；通過npn的疊形生長，可在相同器件體積下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)pn結(jié)的并聯(lián)，成倍提高器件功率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101118937SQ20061008907
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者韓培德 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所