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)明涉及一種LED外延結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體光電子
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：大功率LED主要用在鐵路照明、道路照明、井下照明，正在向民用照明發(fā)展，其節(jié)能環(huán)保效果顯著。現(xiàn)有大功率藍(lán)光LED的外延結(jié)構(gòu)如圖1所示，是在襯片層1的上面自下至上依次設(shè)有藍(lán)寶石襯底層2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、InGaN/GaN發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Ni/Au透明導(dǎo)電層7。該外延結(jié)構(gòu)由于GaN與其襯底藍(lán)寶石的晶格失配度相當(dāng)大，也就是GaN與藍(lán)寶石AL03晶格不匹配，所以在藍(lán)寶石上生長(zhǎng)GaN容易造成大量的晶格缺陷，而這些缺陷過(guò)多就會(huì)造成p-n結(jié)發(fā)生隧道擊穿，從而大大降低器件抗靜電能力，容易導(dǎo)致器件失效，影響其性能參數(shù)，導(dǎo)致這種外延結(jié)構(gòu)做出的成管容易損害，其最大飽和電流每平方厘米500A，最大飽和電流太小，不能滿足單顆3WV5W照明的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大功率藍(lán)光LED的外延結(jié)構(gòu)造成抗靜電能力差、最大飽和電流太小的問(wèn)題，提供一種適合大批量生產(chǎn)、抗靜電能力強(qiáng)、飽和電流可超過(guò)每平方厘米2000A、可作為照明光源的大功率紫外光LED外延結(jié)構(gòu)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是—種LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯片層l、金剛石襯底層2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層7。在襯片層1的上面自下至上依次為金剛石襯底層2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層7。所述的襯底層為金剛石。所述的透明導(dǎo)電層為Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層。所述的金剛石襯底層的厚度為50-200um。有益效果該LED外延結(jié)構(gòu)具有兩大特點(diǎn)(1)即使接通大電流發(fā)光效率仍繼續(xù)增加，(2)耐高溫。比如即使通過(guò)直徑為120iim的電極接通電流密度超過(guò)每平方厘米2000A的電流，發(fā)光效率也不會(huì)達(dá)到飽和，而是繼續(xù)升高。目前，使用競(jìng)爭(zhēng)材料AlGaN類半導(dǎo)體的深紫外LED的工作電流密度最大約為每平方厘米500A。以下表格中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)了兩種不同外延結(jié)構(gòu)的最大飽和電流比較序號(hào)常規(guī)藍(lán)寶石襯底外延結(jié)構(gòu)做成芯片的最大飽和電流(A/cm2)本發(fā)明金剛石襯底外延結(jié)構(gòu)做成芯片的最大飽和電流(A/cm2)148027802490269034902600450026805470255064502820746028408478280094792900104902600平均值478.72726耐高溫方面，即使將溫度從室溫提高到42(TC，發(fā)光強(qiáng)度也不減弱，而是繼續(xù)增強(qiáng)。金剛石LED與普通LED不同，用〃激子(exciton)〃的產(chǎn)生作發(fā)光原理。激子是類似粒子一樣運(yùn)動(dòng)的電子.空穴對(duì)。不過(guò)，一般情況下并不耐熱，大部分激子很快就會(huì)破裂。而金剛石LED產(chǎn)生的激子非常穩(wěn)定，即使在60(TC的溫度下也不破裂，這就是耐高溫的原因。這種外延片做出的芯片具有優(yōu)越的穩(wěn)定性，大大提高了大功率LED的壽命，打開了用大功率紫外光推廣綠色節(jié)能環(huán)保LED照明的大門。圖1是常規(guī)大功率藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)的示意圖。圖l中1、襯片層，2、藍(lán)寶石襯底，3、低溫GaN緩沖層，4、N-GaN接觸，5、lnGaN/GaN發(fā)光層，6、P+GaN接觸，7、Ni/Au透明導(dǎo)電層。圖2是本發(fā)明的大功率紫外光LED外延結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2中1、襯片層，2、金剛石襯底，3、低溫GaN緩沖層，4、N-GaN接觸，5、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層，6、P+GaN接觸，7、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層，具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明的大功率紫外光LED外延結(jié)構(gòu)是在襯片層1的上面自下至上依次設(shè)有金剛石襯底2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、InGaN/GaN發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層7。本發(fā)明是在襯片層的上面換成金剛石襯底，能夠有很好的穩(wěn)定性，改進(jìn)了外延生長(zhǎng)條件，增強(qiáng)了外延片的抗靜電能力，提高了其最大飽和電流，其最大飽和電流為藍(lán)寶石襯底的5倍，且耐高溫，光強(qiáng)在室溫升高到420度時(shí)不衰減，大大提高了其使用壽命。所述透明導(dǎo)電層為Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層。所述襯底層為金剛石襯底層。所述金剛石襯底層的厚度為50-200um。該LED外延結(jié)構(gòu)具有兩大特點(diǎn)(l)即使接通大電流發(fā)光效率仍繼續(xù)增加，(2)耐高溫。比如即使通過(guò)直徑為120iim的電極接通電流密度超過(guò)每平方厘米2000A的電流，發(fā)光效率也不會(huì)達(dá)到飽和，而是繼續(xù)升高。目前，使用競(jìng)爭(zhēng)材料AlGaN類半導(dǎo)體的深紫外LED的工作電流密度最大約為每平方厘米500A。耐高溫方面，即使將溫度從室溫提高到42(TC，發(fā)光強(qiáng)度也不減弱，而是繼續(xù)增強(qiáng)。金剛石LED與普通LED不同，用〃激子(exciton)〃的產(chǎn)生作發(fā)光原理。激子是類似粒子一樣運(yùn)動(dòng)的電子.空穴對(duì)。不過(guò)，一般情況下并不耐熱，大部分激子很快就會(huì)破裂。而金剛石LED產(chǎn)生的激子非常穩(wěn)定，即使在60(TC的溫度下也不破裂。以下表格中的數(shù)據(jù)表現(xiàn)了兩種不同外延結(jié)構(gòu)的最大飽和電流比較序號(hào)常規(guī)藍(lán)寶石襯底外延結(jié)構(gòu)做成芯片的最大飽和電流(A/cm2)本發(fā)明金剛石襯底外延結(jié)構(gòu)做成芯片的最大飽和電流(A/cm2)14802780249026903490260045002680547025506450282074602840847828005<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>這種LED外延片做出的芯片具有優(yōu)越的穩(wěn)定性，大大提高了大功率LED的壽命，打開了用大功率紫外光推廣綠色節(jié)能環(huán)保LED照明的大門。材料厚度選擇要合適，太厚容易造成浪費(fèi)且起反作用，太薄不易控制。權(quán)利要求一種LED外延結(jié)構(gòu)其特征在于包括襯片層1、金剛石襯底層2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層7。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)其特征在于在襯片層1的上面自下至上依次為金剛石襯底層2、低溫GaN緩沖層3、N-GaN接觸4、、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層5、P+GaN接觸6、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層7。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)其特征在于所述的襯底層為金剛石。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)其特征在于所述的透明導(dǎo)電層為Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)其特征在于所述的金剛石襯底層的厚度為50-200um。全文摘要本發(fā)明公開了一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯片層、金剛石襯底層、低溫GaN緩沖層、N-GaN接觸、、lnGaN/GaN(摻AI)發(fā)光層、P+GaN接觸、Si/Ni/Be/Au透明導(dǎo)電層。該LED外延結(jié)構(gòu)具有兩大特點(diǎn)(1)即使接通大電流發(fā)光效率仍繼續(xù)增加，(2)耐高溫，這種外延片做出的芯片具有優(yōu)越的穩(wěn)定性，大大提高了大功率LED的壽命，打開了用大功率紫外光推廣綠色節(jié)能環(huán)保LED照明的大門文檔編號(hào)H01L33/00GK101692474SQ20091017233公開日2010年4月7日申請(qǐng)日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者吉愛華,宋明,盛毅申請(qǐng)人:鄭州漢威光電技術(shù)有限公司