專利名稱：一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
以GaN材料為代表的III-V族氮化物半導(dǎo)體材料被譽(yù)為第三代半導(dǎo)體材料，GaN基高亮度發(fā)光二極管LED在生活中無處不在，其應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到信號(hào)指示、戶內(nèi)外全彩顯示屏、大中小型尺寸背光源、城市景觀亮化以及室內(nèi)外照明等。隨著GaN基高亮度LED技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用的開發(fā)，新一代氮化物大功率白光LED已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。功率型LED作為一種高效、環(huán)保和新穎的綠色固體光源，具有操作電壓低、功耗小、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前普遍應(yīng)用的氮化物發(fā)光二極管材料和器件主要是利用MOCVD外延技術(shù)異質(zhì)外延在藍(lán)寶石A1203、碳化硅SiC、硅Si、氧化鋅ZnO或者砷化鎵GaAs襯底上，或同質(zhì)外延生長(zhǎng)在自支撐氮化鎵GaN襯底上。除了自支撐氮化鎵襯底外，其它襯底材料和III-V族氮化物材料之間都存在很大的晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)的差異，晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異，使得外延生長(zhǎng)高質(zhì)量的氮化物材料非常困難。現(xiàn)有技術(shù)中，GaN基發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)如圖I所示，具體包括襯底20、低溫緩沖層21、非摻雜化合物半導(dǎo)體層26、N型半導(dǎo)體層22、發(fā)光層23和P型半導(dǎo)體層24。其通過常規(guī)的GaN基發(fā)光二極管芯片工藝流程，在N型半導(dǎo)體層22上制作N型電極261，在P型半導(dǎo)體層24上制作透明導(dǎo)電層25和P型電極262。在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，非摻雜化合物半導(dǎo)體層26的厚度一般在2-6微米，N型半導(dǎo)體層22的典型厚度也在2_4微米，最后形成的整個(gè)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的外延層厚度達(dá)10微米以上，這樣厚的外延層厚度對(duì)整個(gè)發(fā)光二極管的制作是非常不利的。一是過厚的外延層厚度會(huì)在GaN基化合物半導(dǎo)體材料的外延過程中產(chǎn)生應(yīng)力，使外延片處于應(yīng)力狀態(tài)而發(fā)生翹曲，翹曲現(xiàn)象會(huì)使得外延襯底20的加熱溫度不均勻，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)的外延層材料均勻性變差，尤其對(duì)于大尺寸襯底20而言，產(chǎn)品的良率大大受到限制。此外，外延片處于較大應(yīng)力狀態(tài)也會(huì)在后續(xù)的減薄工藝中出現(xiàn)破裂問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的成品率，因此，外延層厚度的大小對(duì)外延層應(yīng)力的控制非常關(guān)鍵。二是對(duì)傳統(tǒng)的GaN基化合物半導(dǎo)體材料外延生長(zhǎng)技術(shù)而言，外延層典型生長(zhǎng)速率為每小時(shí)1-2微米，過厚的外延層厚度會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率，降低了設(shè)備的有效產(chǎn)能。發(fā)明目的為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。它的外延結(jié)構(gòu)中不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層，使器件的厚度大大降低，減小了外延片廣生翅曲的幾率，提聞了外延片的良率，并能有效提聞外延片的生長(zhǎng)效率，提聞設(shè)備的產(chǎn)能。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn)一種氮化物發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，它包括襯底、形成于襯底上的低溫緩沖層和發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層，P型半導(dǎo)體層的上方為透明導(dǎo)電層。透明導(dǎo)電層上的一端置有P型電極，N型氮化鎵層上、與P型電極相對(duì)的另一端置有N型電極。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述低溫緩沖層和N型半導(dǎo)體層之間不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層。在上述氮化物發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)中，所述襯底采用藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵襯底材料中的一種。在上述氮化物發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)中，所述低溫緩沖層為數(shù)層氮化金屬層，由有機(jī)金屬原料與氨氣于高溫下反應(yīng)形成，具體可為氮化鎵、氮化鋁、氮化銦、氮化銦鎵、氮化鋁鎵或者氮化鋁銦鎵組成的單一結(jié)構(gòu)或者復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中各氮化金屬層的厚度范圍在
0.1-100納米之間。本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，由于N型半導(dǎo)體層直接形成在低溫緩沖層上，沒有非摻雜化合物半導(dǎo)體層的存在，整個(gè)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的厚度得到大大降低，減小了外延片 產(chǎn)生翹曲的幾率，提高了外延片的良率。同時(shí)，發(fā)光二極管整體外延厚度的降低可以有效提聞外延片的生長(zhǎng)效率，提聞了設(shè)備的廣能，能有效地提聞生廣效率。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中GaN基發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖2，為本發(fā)明包括襯底20、形成于襯底20上的低溫緩沖層21和發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括N型半導(dǎo)體層22、發(fā)光層23和P型半導(dǎo)體層24，P型半導(dǎo)體層24的上方為透明導(dǎo)電層25。透明導(dǎo)電層25上的一端置有P型電極262，N型氮化鎵層22上、與P型電極262相對(duì)的另一端置有N型電極261。低溫緩沖層21和N型半導(dǎo)體層22之間不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層。襯底20采用藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵襯底材料中的一種。低溫緩沖層21為數(shù)層氮化金屬層，由有機(jī)金屬原料與氨氣于高溫下反應(yīng)形成，具體可為氮化鎵、氮化鋁、氮化銦、氮化銦鎵、氮化鋁鎵或者氮化鋁銦鎵組成的單一結(jié)構(gòu)或者復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中各氮化金屬層的厚度范圍在0. 1-100納米之間。本發(fā)明中的透明導(dǎo)電層25由可以透光且可使電流均勻分散的材料構(gòu)成，例如銦錫氧化物IT0。電極材料可以由Au/Ge/Ni、Ti/Al、Ti/Al/Ti/Au或Cr/Au合金所構(gòu)成。根據(jù)以上所述，即可以得到一個(gè)具體發(fā)光二極管器件。
權(quán)利要求
1.一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，它包括襯底(20)、形成于襯底(20)上的低溫緩沖層(21)和發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括N型半導(dǎo)體層(22)、發(fā)光層(23)和P型半導(dǎo)體層(24)，P型半導(dǎo)體層(24)的上方為透明導(dǎo)電層(25)，透明導(dǎo)電層(25)上的一端置有P型電極(262)，N型氮化鎵層(22)上、與P型電極(262)相對(duì)的另一端置有N型電極(261);其特征在于，所述低溫緩沖層(21)和N型半導(dǎo)體層(22)之間不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底(20)采用藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵襯底材料中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低溫緩沖層(21)為數(shù)層氮化金屬層，由有機(jī)金屬原料與氨氣于高溫下反應(yīng)形成，具體可為氮化鎵、氮化鋁、氮化銦、氮化銦鎵、氮化鋁鎵或者氮化鋁銦鎵組成的單一結(jié)構(gòu)或者復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中各氮化金屬層的厚度范圍在0. 1-100納米之間。
全文摘要
一種氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，涉及光電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括襯底、形成于襯底上的低溫緩沖層和發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述發(fā)光半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層，P型半導(dǎo)體層的上方為透明導(dǎo)電層。透明導(dǎo)電層上的一端置有P型電極，N型氮化鎵層上、與P型電極相對(duì)的另一端置有N型電極。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述低溫緩沖層和N型半導(dǎo)體層之間不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層。本發(fā)明的外延結(jié)構(gòu)中不設(shè)置非摻雜化合物半導(dǎo)體層，使器件的厚度大大降低，減小了外延片產(chǎn)生翹曲的幾率，提高了外延片的良率，并能有效提高外延片的生長(zhǎng)效率，提高設(shè)備的產(chǎn)能。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102738315SQ201110092100
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者吳東海, 李志翔 申請(qǐng)人:南通同方半導(dǎo)體有限公司