專(zhuān)利名稱(chēng)：Led外延結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及LED技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及LED外延結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
自GaN基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)研制成功，LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度和白光發(fā)光效率不斷提高。LED光源被認(rèn)為是下一代進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)光源，因此得到廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底10 ;緩沖層11，位于所述藍(lán)寶石襯底10上；第一半導(dǎo)體層12，位于所述緩沖層11上，所述第一半導(dǎo)體層12為N型GaN ;多量子阱層13，位于所述N-GaN層12上；第二半導(dǎo)體層14，所述第二半導(dǎo)體層14的材質(zhì)為P型GaN ; ITO層15，位于所述第二半導(dǎo)體層14上；第一導(dǎo)電電極16，與第一半導(dǎo)體層12電連接；第ニ導(dǎo)電電極17，與ITO層15電連接。通常，為了將現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)封裝制作形成LED芯片，通常，ITO層15上還會(huì)覆蓋氧化硅等封裝材料層(圖中未示出)。利用現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的量子效率偏低，有待進(jìn)ー步的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例解決的問(wèn)題是提供了ー種LED外延結(jié)構(gòu)，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率。為了提高現(xiàn)有LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率，本實(shí)用新型提供ー種LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底上形成有 第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上 ，第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相反，還包括透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有ー個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過(guò)，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射?？蛇x地，所述透明粗化層的ー個(gè)表面為粗糙的表面，所述ー個(gè)表面為該透明粗化層的上表面?？蛇x地，還包括第三半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與透明粗化層之間，所述第三半導(dǎo)體層作為L(zhǎng)ED外延結(jié)構(gòu)的電流擴(kuò)展層，所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間。可選地，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0.8 1. 2倍?？蛇x地，還包括封裝材料層，位于所述透明粗化層上，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與所述封裝材料層的折射率之間?？蛇x地，所述封裝材料層的材質(zhì)為氧化硅、環(huán)氧樹(shù)脂或者兩者構(gòu)成的復(fù)合材料。[0013]可選地，所述透明粗化層的折射率范圍為1. 6 2.1?？蛇x地，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型和第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為N型，所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為P型?？蛇x地，還包括第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與所述第三半導(dǎo)體層之間?？蛇x地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同?？蛇x地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為P型，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第二半導(dǎo)體層的摻雜離子濃度的100倍以上?？蛇x地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子為Mg離子。可選地，還包括第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同?？蛇x地，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為N型，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第三半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度的100倍以上?？蛇x地，所述第 二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子為Si離子?？蛇x地，所述透明粗化層包括兩層低速沉積層，以較低的沉積速率形成，以提高所述低速沉積層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；高速沉積層，以較高的沉積速率形成，以使得形成的高速沉積層的上表面為粗糙的表面，所述高速沉積層形成于所述低速沉積層的上方，且所述高速沉積層的沉積速率大于所述低速沉積層的沉積速率?？蛇x地，所述低速沉積層的厚度范圍為10 800埃，所述高速沉積層的厚度范圍為500 2000埃?？蛇x地，所述低速沉積層的厚度小于所述高速沉積層的厚度。可選地，所述透明粗化層的材質(zhì)為氧化銦錫?？蛇x地，所述透明粗化層對(duì)波長(zhǎng)為450 475納米的光線的吸收率不超過(guò)15%。與現(xiàn)有技術(shù)相此，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型提供的LED外延結(jié)構(gòu)包括襯底、位于襯底上的第一半導(dǎo)體層、多量子阱層、第二半導(dǎo)體層和透明粗化層，所述透明粗化層作為光線的出光層，其折射率介于第二半導(dǎo)體層和其上方的介質(zhì)的折射率之間，并且該透明粗化層具有粗化的表面，因而減小了光線在所述粗化的表面處的全反射，提高了該透明粗化層的出光效率，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率；進(jìn)一步優(yōu)化地，本實(shí)用新型實(shí)施例在所述透明粗化層與所述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)置第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層作為電流擴(kuò)展層，通過(guò)該第三半導(dǎo)體層使得外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流(包括第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層中的電流)的分布更加均勻，解決了第二半導(dǎo)體層的電流分布不均勻而影響LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率的問(wèn)題，從而提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流的均勻性，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率，并且，由于額外設(shè)置了該第三半導(dǎo)體層，本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了將電流擴(kuò)展層與光線出光層分離，透明粗化層無(wú)需像現(xiàn)有的ITO層一樣(現(xiàn)有的ITO層需要同時(shí)作為電流擴(kuò)展層和光線出光層)，而透明粗化層只需要作為光線出光層即可，從而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)透明粗化層的結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行改進(jìn)以提高光線透過(guò)率，而無(wú)需考慮其對(duì)擴(kuò)展電流的影響；進(jìn)一步優(yōu)化地，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0. 8 1. 2倍從而進(jìn)一步提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流分布的均勻性；進(jìn)ー步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與第二半導(dǎo)體層或第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同從而降低了 LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；進(jìn)ー步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置導(dǎo)電類(lèi)型相反的第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層和第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，在外延結(jié)構(gòu)中形成隧道結(jié)(tunnel junction),有助于進(jìn)ー步降低LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；進(jìn)ー步優(yōu)化地，所述透明粗化層包括以較低的沉積速率形成的低速沉積層與以較高的沉積速率形成的高速沉積層，一方面保證了透明粗化層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；另一方面也保證了透明粗化層的上表面為粗糙的表面。

圖1是現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型又一實(shí)施例的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
利用現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率低，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的ITO層在作為電流擴(kuò)展層的同時(shí)還作為光線 出光層，現(xiàn)有的ITO層作為光線出光層的出光效率不夠高，從而影響了 LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率。具體地，請(qǐng)結(jié)合圖1，ITO層15的折射率通常為2.0左右，其下方的各層(包括第ニ半導(dǎo)體層14和多量子阱層13)的折射率通常在2. 2以上，而ITO層15上方的封裝材料層(圖中未示出)的折射率通常在1. 5左右，光線在第二半導(dǎo)體層17與ITO層15的界面以及在ITO層15與封裝材料層之間的界面處容易發(fā)生全反射，使得光線不容易從ITO層15透出，從而會(huì)影響ITO層作為光線出光層的出光效率。為了提高ITO層15作為光線出光層的出光效率，使得更多的光線從該層透過(guò)，發(fā)明人考慮對(duì)ITO層的下表面(IT0層朝向第二半導(dǎo)體層ー側(cè)的表面)和上表面(IT0層朝向封裝材料層ー側(cè)的表面)分別進(jìn)行粗化處理，以減小光線的全反射，增大從ITO層透出的光線的數(shù)目，從而提高ITO層作為光線出光層的出光效率。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供ー種LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相反，還包括透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有ー個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過(guò)，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。發(fā)明人考慮，在透明粗化層的下表面(即透明粗化層的朝向第二半導(dǎo)體層ー側(cè)的表面)進(jìn)行粗化處理會(huì)降低該透明粗化層與第二半導(dǎo)體層之間的附著力，使得透明粗化層容易從第二半導(dǎo)體層脫落。因此，較為優(yōu)選地，所述透明粗化層具有一個(gè)粗化的表面，該粗化的表面位于透明粗化層的上表面(即透明粗化層的遠(yuǎn)離所述第二半導(dǎo)體層一側(cè)的表面)，由于透明粗化層的折射率介于第二導(dǎo)電層與透明粗化層上方的材料層的折射率之間，且該透明粗化層的上表面為粗化的表面，因此本實(shí)用新型能夠減小光線在該透明粗化層的粗化的表面處的全反射，從而提高了該透明粗化層作為光線出光層的出光效率，提高LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率。具體地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述透明粗化層在作為光線出光層使光線透過(guò)的同時(shí)，還作為電流擴(kuò)展層，即電流通過(guò)該透明粗化層向其下方的第二半導(dǎo)體層擴(kuò)展、均勻分布。但是以透明粗化層用作電流擴(kuò)展層，由于其表面進(jìn)行了粗化處理，其作為電流擴(kuò)展層的電流擴(kuò)展的效果會(huì)受到影響，這使得該透明粗化層作為電流擴(kuò)展層的電流擴(kuò)展的均勻性不夠好，這會(huì)降低LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率。如果能夠?qū)崿F(xiàn)電流擴(kuò)展與光線出光的兩個(gè)功能的分離，只需要將透明粗化層作為光線出光層，在LED外延結(jié)構(gòu)中額外設(shè)置專(zhuān)門(mén)的電流擴(kuò)展層，則不需要考慮透明粗化層的粗化處理對(duì)電流擴(kuò)展效果的影響，從而可以進(jìn)ー步提高具有透明粗化層的LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率。具體地，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)用新型提出在透明粗化層與第二半導(dǎo)體層之間額外設(shè)置第三半導(dǎo)體層，利用該第三半導(dǎo)體層作為電流擴(kuò)展層，透明粗化層僅作為光線出光層，這樣就可以在滿足提高透明粗化層的出光效率、提高外延結(jié)構(gòu)的外量子效率的同時(shí)，滿足外延結(jié)構(gòu)對(duì)于擴(kuò)展電流的均勻性的要求，提高外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。為了更好地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，請(qǐng)結(jié)合圖2所示的本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的外延結(jié)構(gòu)的示意圖。作為ー個(gè)實(shí)施例，襯底100上形有緩沖層101，所述襯底100的材質(zhì)為藍(lán)寶石。在其他的實(shí)施例中，所述襯底100的材質(zhì)還可以為碳化硅、氧化鋅、碳化硅、硅，或者所述襯底100的材質(zhì)還可以為上述多種材料中至少兩種材料以一定的此例混合而成的復(fù)合材料，或所述襯底100的材質(zhì)還可以為碳化硅層、氧化鋅層、碳化硅層、硅層中的至少兩種堆疊形成的材料。作為ー個(gè)實(shí)施例，所述緩沖層101的材質(zhì)為GaN。所述緩沖層101的厚度范圍為30納米到3微米。所述緩沖層101上形成有第一半導(dǎo)體層102。所述第一半導(dǎo)體層102的導(dǎo)電類(lèi)型為N型。所述第一半導(dǎo)體層102`上形成有多量子阱層103和第一電極109。所述第一電極109與所述第一半導(dǎo)體層102電連接，所述第一電極109與所述多量子阱層103之間具有間隙。作為ー個(gè)實(shí)施例，所述多量子阱層103為InGaN層和GaN層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述多量子阱層103的厚度范圍為100納米到I微米。作為其他的實(shí)施例，所述多量子阱層103還可以為InAlGaN層和InAlGaN層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述多量子阱層103上依次形成有第二半導(dǎo)體層104、第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105、第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106、第三半導(dǎo)體層107、透明粗化層108、第二電極110。所述第二半導(dǎo)體層104的導(dǎo)電類(lèi)型與第一半導(dǎo)體層102的導(dǎo)電類(lèi)型相反，本實(shí)施例中，所述第二半導(dǎo)體層104的導(dǎo)電類(lèi)型為P型，其厚度范圍為100納米到300納米。作為ー個(gè)實(shí)施例，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的導(dǎo)電類(lèi)型與所述第二半導(dǎo)體層104的導(dǎo)電類(lèi)型相同。本實(shí)施例中，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的導(dǎo)電類(lèi)型為P型。所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的摻雜離子為Mg離子，其濃度范圍為lE18/cm3 9E21/cm3。所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的厚度范圍為I 15納米。所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的摻雜離子的濃度是第二半導(dǎo)體層104的摻雜離子濃度的100倍以上，從而有利于降低LED外延結(jié)構(gòu)的閾值電壓。所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電類(lèi)型與第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的導(dǎo)電類(lèi)型相反。本實(shí)施例中，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106的導(dǎo)電類(lèi)型為N型，其摻雜離子為Si離子，摻雜離子的濃度范圍為lE19/cm3 9E21/cm3。所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106的厚度范圍為I 15納米。。所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106的摻雜離子的濃度為所述第三半導(dǎo)體層107的摻雜離子的濃度的100倍以上，從而一方面可以利用該第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106提高第三半導(dǎo)體層107中的電流分布的均勻性，另ー方面，該第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106與第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105之間能夠形成隧道結(jié)，從而使得電子更容易通過(guò)該隧道結(jié)，有利于進(jìn)ー步降低LED外延結(jié)構(gòu)的閾值電壓。所述第三半導(dǎo)體層107位于所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層106上。所述第三半導(dǎo)體層107與第二電極110電連接。所述第三半導(dǎo)體層107的導(dǎo)電類(lèi)型與第一半導(dǎo)體層102的導(dǎo)電類(lèi)型相同。本實(shí)施例中，所述第三半導(dǎo)體層107的導(dǎo)電類(lèi)型為N型。所述第三半導(dǎo)體層107的厚度范圍為30 3000納米。所述第三半導(dǎo)體層107用于使得外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流均勻分布，從而使得透明粗化層108無(wú)需同時(shí)具有電流擴(kuò)展層和光線透過(guò)層的兩種功能，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展電流均勻分布。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)透明粗化層108的結(jié)構(gòu)和制作エ藝進(jìn)行進(jìn)ー步改良而無(wú)需考慮其對(duì)外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流的均勻性的分布，在滿足更多光線透過(guò)透明粗化層108的同時(shí)也提高了外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率。為了獲得更好的電流擴(kuò)展效果，所述第三半導(dǎo)體層107的電阻應(yīng)與所述第一半導(dǎo)體層102的電阻接近。作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述第三半導(dǎo)體層107的電阻為第一半導(dǎo)體層102的電阻的0. 8 1. 2倍，此如所述第三半導(dǎo)體層107的電阻可以為第一半導(dǎo)體層102的電阻的0. 8倍、0. 9倍、1.1倍或1. 2倍，較為優(yōu)選地，所述第三半導(dǎo)體層107的電阻等于所述第一半導(dǎo)體層102的電阻。所述透明粗化層108用于使得光線透出，所述透明粗化層108的上表面為粗化處理的表面以使得更多的光線透過(guò)，所述透明粗化層108的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層107的折射率與所述上表面 面對(duì)的介質(zhì)的折射率之間。所述透明粗化層108的材質(zhì)為氧化錫銦，其折射率范圍為1. 6 2.1。所述透明粗化層108的厚度不小于50納米。在其他的實(shí)施例中，所述透明粗化層108的材質(zhì)還可以為氧化鋅或氧化鋁鋅，或者所述透明粗化層108還可以為氧化鋅層、氧化鋁鋅層、氧化錫銦層中的兩層或三層堆疊形成的復(fù)合材料，或者所述透明粗化層108還可以為氧化鋁鋅、氧化錫銦、氧化鋅中的兩種或三種材料以一定的此例混合形成的復(fù)合材料。作為可選的實(shí)施例，所述透明粗化層108對(duì)波長(zhǎng)為450 475內(nèi)米的光線的吸收率不超過(guò)15%，這樣減少了多量子阱層103發(fā)出的光線在透過(guò)所述透明粗化層108時(shí)被該透明粗化層108吸收，提高LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率。作為可選的實(shí)施例，所述透明粗化層108包括至少兩層低速沉積層(圖中未示出)，以較低的沉積速率形成，以提高所述低速沉積層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；高速沉積層(圖中未示出)，以較高的沉積速率形成，以使得形成的高速沉積層的上表面為粗糙的表面，所述高速沉積層形成于所述低速沉積層的上方，且所述高速沉積層的沉積速率大于所述低速沉積層的沉積速率。采用本實(shí)用新型實(shí)施例的透明粗化層的結(jié)構(gòu)，一方面保證了透明粗化層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；另一方面也保證了透明粗化層的上表面為粗糙的表面。作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述低速沉積層的沉積速率為0. 5 2埃毎秒，形成的低速沉積層與下方的材料層緊密結(jié)合，所述高速沉積層的沉積速率不小于10埃每秒，保證透明粗化層的上表面的粗糙程度。本實(shí)施例中，所述透明粗化層的材質(zhì)為氧化錫銦。所述低速沉積層的厚度范圍為10 800埃，所述高速沉積層的厚度范圍為500 2000埃。為了在保證能夠較快地形成所述透明粗化層，所述低速沉積層的厚度應(yīng)小于所述高速沉積層的厚度。作為ー個(gè)實(shí)施例，所述透明粗化層108上還形成有封裝材料層(圖中未示出)，位于所述透明粗化層108的上表面上。所述封裝材料層108的材質(zhì)為氧化硅、環(huán)氧樹(shù)脂或者兩者構(gòu)成的復(fù)合材料。本實(shí)施例中，所述封裝材料層108的材質(zhì)為氧化硅，其折射率約為1. 5。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述封裝材料層108還可以為環(huán)氧樹(shù)脂層與氧化硅層堆疊形成的復(fù)合材料或所述封裝材料層108還可以為環(huán)氧樹(shù)脂與氧化硅以一定的比例混合形成的復(fù)合材料。
請(qǐng)結(jié)合圖3所示的本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的外延結(jié)構(gòu)的示意圖，與前一實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)采用相同的標(biāo)號(hào)表示。本實(shí)施例與前一實(shí)施例的區(qū)別在于，本實(shí)施例中第二半導(dǎo)體層104和第三半導(dǎo)體層107之間只有第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105。作為ー個(gè)實(shí)施例，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的導(dǎo)電類(lèi)型為N型。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層105的導(dǎo)電類(lèi)型也可以為P型。綜上，本實(shí)用新型提供的LED外延結(jié)構(gòu)包括襯底、位于襯底上的第一半導(dǎo)體層、多量子阱層、第二半導(dǎo)體層和透明粗化層，所述透明粗化層作為光線的出光層，其折射率介于第二半導(dǎo)體層和其上方的介質(zhì)的折射率之間，并且該透明粗化層具有粗化的表面，因而減小了光線在所述粗化的表面處的全反射，提高了該透明粗化層的出光效率，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率；進(jìn)ー步優(yōu)化地，本實(shí)用新型實(shí)施例在所述透明粗化層與所述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)置第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層作為電流擴(kuò)展層，通過(guò)該第三半導(dǎo)體層使得外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流(包括第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層中的電流)的分布更加均勻，解決了第二半導(dǎo)體層的電流分布不均勻而影響LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率的問(wèn)題，從而提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流的均勻性，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率，并且，由于額外設(shè)置了該第三半導(dǎo)體層，本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了將電流擴(kuò)展層與光線出光層分離，透明粗化層無(wú)需像現(xiàn)有的ITO層ー樣(現(xiàn)有的ITO層需要同時(shí)作為電流擴(kuò)展層和光線出光層)，而透明粗化層只需要作為光線出光層即可，從而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)透明粗化層的結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行改進(jìn)以提高光線透過(guò)率，而無(wú)需考慮其對(duì)擴(kuò)展電流的影響；進(jìn)ー步優(yōu)化地，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0. 8 1. 2倍時(shí)從而進(jìn)ー步提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流分布的均勻性；進(jìn)ー步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與第二半導(dǎo)體層或第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同，從而降低了 LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；進(jìn)ー步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置導(dǎo)電類(lèi)型相反的第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層和第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，在外延結(jié)構(gòu)中形成隧道結(jié)(tunnel junction),有助于進(jìn)ー步降低LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；[0062] 進(jìn)ー步優(yōu)化地，所述透明粗化層包括以較低的沉積速率形成的低速沉積層與以較高的沉積速率形成的高速沉積層，一方面保證了透明粗化層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；另一方面也保證了透明粗化層的上表面為粗糙的表面。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例披露如上，但本實(shí)用新型并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種LED外延結(jié)構(gòu),包括襯底,所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子講層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相反，其特征在于，還包括 透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層的一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過(guò)，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。
2.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，所述粗化層的一個(gè)表面為該透明粗化層的上表面。
3.如權(quán)利要求2所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括第三半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與透明粗化層之間，所述第三半導(dǎo)體層作為L(zhǎng)ED外延結(jié)構(gòu)的電流擴(kuò)展層，所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間。
4.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0. 8 1. 2倍。
5.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括封裝材料層，位于所述透明粗化層上，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與所述封裝材料層的折射率之間。
6.如權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層的折射率范圍為1. 6 2.1。
7.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型和第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為N型，所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為P型。
8.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與所述第三半導(dǎo)體層之間。
9.如權(quán)利要求8所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同。
10.如權(quán)利要求9所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于,所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為P型，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第二半導(dǎo)體層的摻雜離子濃度的100倍以上。
11.如權(quán)利要求9所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型與所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相同。
12.如權(quán)利要求11所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型為N型，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第三半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度的100倍以上。
13.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層包括兩層低速沉積層，以較低的沉積速率形成，以提高所述低速沉積層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；高速沉積層，以較高的沉積速率形成，以使得形成的高速沉積層的上表面為粗糙的表面，所述高速沉積層形成于所述低速沉積層的上方，且所述高速沉積層的沉積速率大于所述低速沉積層的沉積速率。
14.如權(quán)利要求13所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低速沉積層的厚度范圍為10 800埃，所述高速沉積層的厚度范圍為500 2000埃。
15.如權(quán)利要求13所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低速沉積層的厚度小于所述高速沉積層的厚度。
16.如權(quán)利要求1或13所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層對(duì)波長(zhǎng)為450 475納米的光線的吸收率不超過(guò)15%。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯底，所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類(lèi)型相反，還包括透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過(guò)，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對(duì)的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。本實(shí)用新型提高了LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率。
文檔編號(hào)H01L33/44GK202888222SQ20122038230
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者林翔, 馬培培, 陳勇, 梁秉文 申請(qǐng)人:光達(dá)光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司