專利名稱：一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及制造其光柵層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及制造其光柵層的方法。
背景技術(shù)：
基于發(fā)光二極管(LED)的固體照明光源，由于功耗低、壽命長、體積小以及可靠性高而備受青睞，在液晶顯示器、一般照明及室外顯示設(shè)備上都有著廣泛的應(yīng)用。同時LED燈作為一種節(jié)能環(huán)保的固體光源，具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然GaN基LED已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但與白熾燈，熒光燈等照明光源的通用性相比，LED芯片還存在出光效率低的問題，這是由于LED有源層的半導(dǎo)體材料相比空氣的高折射率，光在LED介質(zhì)與空氣的界面會發(fā)生全反射，大部分光不僅不能從LED中發(fā)射出來，反而在器件內(nèi)部傳播，被基底或有源層吸收轉(zhuǎn)化為熱能而消耗掉。因此如何采取有效措施使這部分光逃逸出來，減少界面間的全反射是提高LED出光效率的很重要的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及制造其光柵層的方法，用于減少界面間的全反射和提高二極管出光效率。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括從下至上依次沉積的襯底、過渡層、u型半導(dǎo)體層、n型半導(dǎo)體層、多量子阱層和p型半導(dǎo)體層，在所述P型半導(dǎo)體層的頂部沉積一層帶有密集孔洞的光柵層。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括一種制造上述技術(shù)方案中所述光柵層的方法，包括以下步驟:在500°C 700°C溫度下沉積一層高摻銦的InGaN層，沉積后相鄰的銦元素形成銦團簇；在9001: 1050°C溫度下，蒸發(fā)掉銦團簇，形成帶有密集孔洞的光柵層。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的光柵層內(nèi)部具有非規(guī)則形狀的密集孔洞，單一波長的光經(jīng)過P型半導(dǎo)體層出光后，經(jīng)過光柵層發(fā)生衍射，增強出光。同時衍射光線相互間發(fā)生干涉，出光光強集中在垂直界面方向，能夠減少LED與其它介質(zhì)界面間的全發(fā)射，也能增強出光效率。


圖1為本發(fā)明所述發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本發(fā)明所述發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的光柵層示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下:1、襯底，2、過渡層，3、u型半導(dǎo)體層，4、n型半導(dǎo)體層，5、多量子阱層，6、p型半導(dǎo)體層，7、光柵層，8、孔洞。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括從下至上依次沉積的襯底1、過渡層2、u型半導(dǎo)體層3、n型半導(dǎo)體層4、多量子阱層5和p型半導(dǎo)體層6，在所述P型半導(dǎo)體層6的頂部沉積一層帶有密集孔洞8的光柵層7，并且光柵層7內(nèi)部的孔洞8可以是非規(guī)則形狀的。如圖2所示，即為本實施例中光柵層的結(jié)構(gòu)。對于上述的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，本實施例還提供了其制造方法，包括:步驟1:1000 1100°C時，在MOCVD反應(yīng)爐中將襯底I進行烘烤；步驟2:在530 550°C時，在襯底I上沉積過渡層2 ；步驟3:在1100°C左右，在過渡層2上依次沉積u型半導(dǎo)體層3和n型半導(dǎo)體層
4；步驟4:在750°C左右，在n型半導(dǎo)體層上沉積多量子阱層5 ；步驟5:在800 1000°C時，在所述多量子阱層5上沉積p型半導(dǎo)體層6 ；步驟6:在500°C 700°C溫度下沉積一層富含銦的InGaN層，沉積后其中相鄰的銦元素形成銦團簇，之后加熱至在900°C 1050°C溫度下，蒸發(fā)掉銦團簇，形成帶有密集孔洞的孔型的光柵層；步驟7:溫度冷卻到室溫后，再將溫度升高到500°C左右，將發(fā)光二極管在氮氣中退火lOmin。其中步驟6即為制造本發(fā)明中所述光柵層的方法。對于上述各步驟，本實施例還提供了除光柵層外的各層的一些實施方式，如下:所述過渡層為GaN層；所述u型半導(dǎo)體層為未摻雜的GaN層；所述n型半導(dǎo)體層為摻雜Si的n型GaN層，其中Si的摻雜濃度為I X IO1Vcm3
5X IO2Vcm3 ；所述多量子講層包括若干交替生長的量子講和量子魚，其中量子講和量子魚的數(shù)量在I至100之間，所述量子阱為AlyInxGa1IyN層，其中0<x≤l，0≤y< 1，所述量子魚為AlaInbGa1IbN層,其中0<a≤ 1,0 ≤b < 1。所述p型半導(dǎo)體層為摻有Be或Mg的p型GaN層，Be或Mg的摻雜濃度為I X IO1Vcm3 9 X IO2Vcm3。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括從下至上依次沉積的襯底(I)、過渡層(2)、u型半導(dǎo)體層(3)、n型半導(dǎo)體層(4)、多量子阱層(5)和p型半導(dǎo)體層(6)，其特征在于:在所述p型半導(dǎo)體層的頂部沉積一層帶有密集孔洞的光柵層(J)。
2.一種制造如權(quán)利要求1所述的光柵層的方法，其特征在于，包括以下步驟:在500°C 700°C溫度下沉積一層高摻銦的InGaN層，沉積后相鄰的銦元素形成銦團簇；在900°C 1050°C溫度下，蒸發(fā)掉銦團簇，形成帶有密集孔洞的光柵層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及制造其光柵層的方法，其在LED外延結(jié)構(gòu)的p型半導(dǎo)體層的頂部沉積一層帶有密集孔洞的光柵層，且所述光柵層的制造方法包括在500℃～700℃溫度下沉積一層高摻銦的InGaN層，沉積后相鄰的銦元素形成銦團簇；在900℃～1050℃溫度下，蒸發(fā)掉銦團簇，形成帶有密集孔洞的光柵層。本發(fā)明利用光柵層的衍射效應(yīng)，改變光強的分布，增加LED的出光效率。
文檔編號H01L33/20GK103078030SQ201310041139
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者李四明, 靳彩霞, 董志江, 艾常濤, 李鴻建, 羅紹軍 申請人:武漢迪源光電科技有限公司