專利名稱：一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]近年來，以氮化鎵(GaN)材料為代表的III-V族氮化物半導(dǎo)體材料，在紫外/藍(lán)光 /綠光LED、激光器、光電探測器，以及在高溫高頻大功率電子器件領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前主要在藍(lán)寶石(A1203)、硅(Si)、碳化硅(SiC)等襯底上外延生長獲得GaN材料，但由于 GaN材料與襯底之間存在很大的晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)的差異，外延生長的GaN層中存在較多的位錯和晶格缺陷，從而難以獲得高質(zhì)量的GaN材料，使得發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率降低。[0003]另外，由于形成發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料與空氣的折射率差值較大，導(dǎo)致光的出射角度小且界面反射率高，這樣，有源區(qū)發(fā)出的光只有一部分被提取出來，其余的光則會被反射回半導(dǎo)體材料內(nèi)部，經(jīng)過多次反射后被吸收，從而造成光提取效率不高的問題，致使發(fā)光二極管的外量子效率較低。[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高器件的發(fā)光效率，人們通常采用圖形襯底、復(fù)合襯底、低溫氮化鎵(GaN)或氮化鋁(AlN)緩沖層等技術(shù)減少外延層中的穿透位錯密度，從而降低氮化物外延層材料中的缺陷密度，提高內(nèi)部量子效率。但這種方法存在制造成本高、生產(chǎn)效率低等問題。目前，還有另一種方法則是通過對發(fā)光二極管表面進(jìn)行粗化加工以及蒸鍍?nèi)茨さ确椒ㄒ栽黾影l(fā)光效率的效果。氮化物材料具有很強(qiáng)的耐酸堿特性，濕法腐蝕方法難以進(jìn)行加工，干式蝕刻方法可以克服實施蝕刻的問題，但卻容易造成外延層的損傷，導(dǎo)致半導(dǎo)體層的電阻值升高。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的是提供一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)。它能有效降低氮化物·外延層中的位錯密度，提高氮化物發(fā)光二極管器件的發(fā)光效率， 具有成本低廉的特點。[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實用新型的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn)[0007]技術(shù)方案一[0008]一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，它包括襯底和依次置于襯底之上的緩沖層、非故意摻雜氮化鎵層、N型摻雜氮化鎵層、有源發(fā)光層和P型摻雜氮化鎵層。N型電極置于N型摻雜氮化鎵層上表面，P型電極置于P型摻雜氮化鎵層上表面。其結(jié)構(gòu)特點是，所述非故意摻雜氮化鎵層的上表面形成一圖形化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層。[0009]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，所述緩沖層的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層的厚度為10-100nm。[0010]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，所述非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-10微米，N型摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層的厚度為O. 1-1微米。[0011]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)層的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。[0012]技術(shù)方案二[0013]一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，它包括襯底和依次置于襯底之上的緩沖層、第一非故意摻雜氮化鎵層、N型摻雜氮化鎵層、有源發(fā)光層和P型摻雜氮化鎵層。N型電極置于N 型摻雜氮化鎵層上表面，P型電極置于P型摻雜氮化鎵層上表面。其結(jié)構(gòu)特點是，所述第一非故意摻雜氮化鎵層的上方還依次置有圖形化結(jié)構(gòu)的絕緣層和第二非故意摻雜氮化鎵層。[0014]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，所述緩沖層的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層的厚度為10-100nm。[0015]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，所述第一非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，第二非故意摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，N型摻雜氮化鎵層的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層的厚度為O. 1-1微米。[0016]在上述發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中，所述絕緣層的材料采用二氧化硅、氮化硅或者二氧化鈦中的 一種，絕緣層的厚度為10-1000納米，絕緣層的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。[0017]本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在發(fā)光二極管材料外延生長過程中形成了一具有圖形化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層或者絕緣層。該層結(jié)構(gòu)可以有效降低發(fā)光二極管材料外延生長過程中位錯缺陷密度，提高外延層材料質(zhì)量，從而提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率。同時，該層結(jié)構(gòu)可使得向發(fā)光二極管內(nèi)部發(fā)射的光線發(fā)生反射，進(jìn)一步朝發(fā)光二極管外部方向行進(jìn)，減小界面處全反射效果，也減少光線被內(nèi)部有源層、襯底吸收的幾率，由此提高發(fā)光二極管器件的發(fā)光效率。[0018]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步闡述。


[0019]圖I為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖2為本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0021]實施例一[0022]參看圖I，本實施例一的結(jié)構(gòu)包括襯底100和依次置于襯底之上的厚度為10-100 納米的緩沖層101、厚度為1-10微米的非故意摻雜氮化鎵層102、圖形化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層103、 厚度為1-5微米的N型摻雜氮化鎵層104、有源發(fā)光層105和厚度為O. 1-1微米的P型摻雜氮化鎵層106。N型電極107置于N型摻雜氮化鎵層104上表面，P型電極108置于P型摻雜氮化鎵層106上表面。緩沖層101的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種。結(jié)構(gòu)層103的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。[0023]上述氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的制作方法步驟為[0024]I)在襯底100的上方依次形成緩沖層101和非故意摻雜氮化鎵層102 ；[0025]2)在非故意摻雜氮化鎵層102的上表面形成圖形化的結(jié)構(gòu)層103 ;采用的方法為在非故意摻雜氮化鎵層102的上表面通過黃光微影搭配干法或濕法蝕刻工藝、激光鐳射切割工藝或者納米壓印工藝形成圖形化的結(jié)構(gòu)層103 ；[0026]3)在結(jié)構(gòu)層103的上方依次形成N型摻雜氮化鎵層104、有源發(fā)光層105和P型摻雜氮化鎵層106 ；[0027]4)在P型摻雜氮化鎵層106上表面形成P型電極108 ;從上往下蝕刻P型摻雜氮化鎵層106和有源發(fā)光層105，在暴露出來的N型摻雜氮化鎵層104上表面形成N型電極 107。[0028]實施例二[0029]參看圖2，本實施例二的結(jié)構(gòu)與實施例一相比，只是用依次疊加的第一非故意摻雜氮化鎵層109、圖形化結(jié)構(gòu)的絕緣層110和第二非故意摻雜氮化鎵層111替代了實施例一中的非故意摻雜氮化鎵層102和圖形化的結(jié)構(gòu)層103。其中，第一非故意摻雜氮化鎵層109 的厚度為1-5微米，第二非故意摻雜氮化鎵層111的厚度為1-5微米。絕緣層110的材料采用二氧化硅、氮化硅或者二氧化鈦中的一種，絕緣層110的厚度為10-1000納米，絕緣層 110的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。[0030]本實施例二的制備方法與實施例一相比區(qū)別方法步驟是，在緩沖層101的上方依次形成第一非故意摻雜氮化鎵層109、圖形化結(jié)構(gòu)的絕緣層110以及第二非故意摻雜氮化鎵層111。形成圖形化結(jié)構(gòu)的絕緣層110是在絕緣層110的上表面通過黃光微影搭配干法或濕法蝕刻工藝、激光鐳射切割工藝或者納米壓印工藝形成圖形。[0031]以上所述的本實用新型具體實施例，并不用于限制本實用新型，凡屬在本實用新型的技術(shù)思路之內(nèi)，所做的任何 修改、替換或改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，它包括襯底(100)和依次置于襯底之上的緩沖層 (101)、非故意摻雜氮化鎵層(102),N型摻雜氮化鎵層(104)、有源發(fā)光層(105)和P型摻雜氮化鎵層(106)，N型電極(107)置于N型摻雜氮化鎵層(104)上表面，P型電極(108)置于 P型摻雜氮化鎵層(106)上表面，其特征在于，所述非故意摻雜氮化鎵層(102)的上表面形成一圖形化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層(103)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述緩沖層(101)的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層(101)的厚度為10-100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述非故意摻雜氮化鎵層(102)的厚度為1-10微米，N型摻雜氮化鎵層(104)的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層(106)的厚度為O. 1-1微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，結(jié)構(gòu)層(103)的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。
5.一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，它包括襯底(100)和依次置于襯底之上的緩沖層 (101)、第一非故意摻雜氮化鎵層(109),N型摻雜氮化鎵層(104)、有源發(fā)光層(105)和P型摻雜氮化鎵層(106)，N型電極(107)置于N型摻雜氮化鎵層(104)上表面，P型電極(108) 置于P型摻雜氮化鎵層(106)上表面，其特征在于，所述第一非故意摻雜氮化鎵層(109)的上方還依次置有圖形化結(jié)構(gòu)的絕緣層(110)和第二非故意摻雜氮化鎵層(111)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述緩沖層(101)的材料采用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦鎵或者氮化鋁銦鎵中的一種，緩沖層(101)的厚度為10-100 納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一非故意摻雜氮化鎵層(109)的厚度為1-5微米，第二非故意摻雜氮化鎵層(111)的厚度為1-5微米，N 型摻雜氮化鎵層(104)的厚度為1-5微米，P型摻雜氮化鎵層(106)的厚度為O. 1-1微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣層(110)的材料采用二氧化硅、氮化硅或者二氧化鈦中的一種，絕緣層(110)的厚度為10-1000納米，絕緣層(110)的圖形可以為條狀、矩形、圓形或者三角形中的任一圖案。
專利摘要一種氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)，涉及光電技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括襯底和依次置于襯底之上的緩沖層、非故意摻雜氮化鎵層、N型摻雜氮化鎵層、有源發(fā)光層和P型摻雜氮化鎵層。N型電極置于N型摻雜氮化鎵層上表面，P型電極置于P型摻雜氮化鎵層上表面。其結(jié)構(gòu)特點是，所述非故意摻雜氮化鎵層的上表面形成一圖形化結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型能有效降低氮化物外延層中的位錯密度，提高氮化物發(fā)光二極管器件的發(fā)光效率，具有成本低廉的特點。
文檔編號H01L33/20GK202797053SQ20122041892
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者吳東海, 李志翔, 劉剛 申請人:南通同方半導(dǎo)體有限公司, 同方股份有限公司