氮化鎵發(fā)光二極管及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種氮化物發(fā)光二極管，包括襯底、緩沖層、N型層、活性層以及P型層，其特征在于：提供低三甲基鋁的緩沖層，能有效地提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率。
【專利說明】氮化鎵發(fā)光二極管及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氮化物半導(dǎo)體光電組件，尤其涉及一種具有改善緩沖層結(jié)構(gòu)的氮化物 半導(dǎo)體光電器件。

【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)光二極管（Light-emitting diode, LED)在節(jié)能，環(huán)保和壽命長方面的優(yōu)勢，所 以受到廣泛關(guān)注。特別是基于氮化鎵材料的LED，由于其波長范圍理論上覆蓋了整個(gè)可見光 波段和紫外波段，因此成為目前LED發(fā)展的主流方向。氮化鎵材料藍(lán)光LED技術(shù)無論在研 究上和商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用上都取得了進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。但目前LED的發(fā)光效率相對較 低，從外延結(jié)構(gòu)而言，除了提升內(nèi)部量子效率（IQE:Internal Quantum Efficiency)之外，改 善外部量子效率（EQE:External Quantum Efficiency)也是重要的課題。
[0003] 這些LED組件，具有在藍(lán)寶石襯底上形成氮化物緩沖層，由Si摻雜GaN的N型接 觸層，由具有InGaN的多層量子井結(jié)構(gòu)（MQW :Multi-Quantum-Well)活性層，由Mg摻雜的P 型氮化物接觸層依次迭層而形成的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有較高亮度的半導(dǎo)體組件特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)，為了有效地提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率，本發(fā)明提供一種氮化鎵 發(fā)光二極管及其制作方法，其主要方案包括：提供三甲基鋁成長的緩沖層結(jié)構(gòu)，利用三甲基 鋁熔點(diǎn)較低的特性，升溫至660°c以上可通入氨氣，由于在達(dá)到660°C溫度前不通氨氣，只 通入三甲基鋁源，記此溫度為T1，讓三甲基鋁熔解形成不規(guī)則的形狀，使發(fā)光二極管可通過 緩沖層的不規(guī)則鋁金屬產(chǎn)生反射與折射效應(yīng)，以提高外部量子效率。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，此結(jié)構(gòu)包括緩沖層、N型層、應(yīng)力釋放層、活性層以及P型層， 此金屬鋁緩沖層厚度（a)的范圍為5A = a = 300A。
[0006] 本發(fā)明的緩沖層下的襯底可選用氧化鋁單晶（Sapphire)或SiC (6H_SiC或 4H-SiC)或 Si 或 GaAs 或 GaN 襯底。
[0007] 本發(fā)明的緩沖層的成長溫度（b)的范圍為200°C蘭b蘭1000°C，其中溫度T1小于 或等于660°C，更優(yōu)地，所述溫度T1為200°C?660°C。
[0008] 本發(fā)明的緩沖層成長后需要升溫高于三甲基鋁的熔點(diǎn)660°C，記此溫度為T2 (Τ2ΧΓ1)，再接著進(jìn)行氮化物結(jié)構(gòu)成長，可通過三甲基鋁的有機(jī)金屬氣相沉積形成薄膜或利 用電子束蒸鍍鋁金屬形成薄膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按 比例繪制。
[0010] 圖1為本發(fā)明之實(shí)施例1之氮化鎵發(fā)光二極管剖視圖。
[0011] 圖中標(biāo)示：1.襯底；2.緩沖層；3.N型層；4.應(yīng)力釋放層；5.多量子阱有源區(qū)（活 性層）；6· P型層。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013] 實(shí)施例1 請參看附圖1，在襯底1上生長緩沖層2,然后在緩沖層2上生長N型層3,再在N型層 3上生長應(yīng)力釋放層4,接著在應(yīng)力釋放層4上生長多量子阱有源區(qū)(活性層)5,然后在多量 子阱有源區(qū)5上生長P型層6。襯底1的材質(zhì)可選用氧化鋁單晶（Sapphire)或SiC(6H-SiC 或4H-SiC)或Si或GaAs或GaN襯底，但不以此為限。晶格常數(shù)（lattice constant)接 近于氮化物半導(dǎo)體的單晶氧化物也可包含其中，在本實(shí)施例優(yōu)選使用Sapphire ;位于襯底 1上之緩沖層2,其材料為金屬鋁（A1)。
[0014] 位于緩沖層2上之N型氮化鎵層3,位于N型氮化鎵層3上的應(yīng)力釋放層4,此應(yīng) 力釋放層4為氮化銦鎵或氮化銦鎵/氮化鎵超晶格結(jié)構(gòu)，位于應(yīng)力釋放層4上之活性層5， 其材質(zhì)是氮化銦鎵，位于活性層5上的P型層6,其成長溫度介于700°C到1100°C，P型層6 厚度小于600A。
[0015] 本實(shí)施方式的氮化鎵發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)使用襯底為Sapphire，位于襯底1上 之緩沖層2,此緩沖層2通過三甲基鋁的有機(jī)金屬氣相沉積形成，其成長溫度（b)為 200°C蘭b蘭1000°C，厚度（a)為5A蘭a蘭300A，緩沖層2成長后，需要升溫至高于三甲 基鋁的熔點(diǎn)660°C，記此溫度為T2 (Τ2ΧΓ1)，當(dāng)升溫至660°C以上可通入氨氣或同時(shí)通入三 甲基鎵與氨氣，接著在所述緩沖層2上繼續(xù)形成N型層、活性層以及P型層。由于在達(dá)到 660°C溫度前不通氨氣，可以使得三甲基鋁熔解形成不規(guī)則的形狀，使發(fā)光二極管可通過緩 沖層的不規(guī)則鋁金屬產(chǎn)生反射與折射效應(yīng)，以提高外部量子效率。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明具低電阻值P型層之氮化鎵，其P型電極層包括Ni/Au，Ni/Pd，Ni/Pt， Pd/Au，Pt/Au，Ti/Au，Cr/Au，TiN，TiWNx，WSix之金屬導(dǎo)電層或透明導(dǎo)電氧化層包含ΙΤ0， ZnO, NiO, CT0 等等。
[0017] 實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：實(shí)施例1的金屬鋁薄膜層是通過三甲基鋁的有機(jī)金 屬氣相沉積形成，而本實(shí)施例的金屬鋁薄膜層是利用電子束蒸鍍鋁形成。
[0018] 應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的范圍不限于 該實(shí)施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，皆屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 氮化物發(fā)光二極管，包括緩沖層、N型層、活性層以及P型層，其特征在于：所述緩沖 層為金屬鋁，其呈不規(guī)則顆粒狀，當(dāng)活性層發(fā)出的光線入射至所述緩沖層時(shí)發(fā)生反射與折 射效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于：所述金屬鋁緩沖層厚度為 5A?300A。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化物發(fā)光二極管，其特征在于：還包括一應(yīng)力釋放層，其位 于所述N型層和活性層之間。
4. 氮化物發(fā)光二極管的制作方法，包括步驟： 提供一襯底， 在所述襯底之上形成一呈不規(guī)則顆粒狀的金屬鋁薄膜層作為緩沖層； 在所述金屬鋁緩沖層上依次形成N型層、活性層、P型層，當(dāng)活性層發(fā)出的光線入射至 所述不規(guī)則顆粒狀的緩沖層時(shí)，發(fā)生反射與折射效應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：將所述襯底置 于一反應(yīng)室里，調(diào)節(jié)所述反應(yīng)室的溫度為T1，僅通入三甲基鋁源，使其在溫度T1條件下熔 融聚集在所述襯底上形成不規(guī)則顆粒狀的鋁薄膜層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述溫度T1小 于或等于660°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述溫度T1為 200。。?660。。。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：當(dāng)形成一定厚 度的鋁薄膜層后關(guān)閉三甲基鋁源，調(diào)節(jié)所述反應(yīng)室的溫度為T2,并通入氨氣或同時(shí)通入三 甲基鎵與氨氣，在所述緩沖層上繼續(xù)形成N型層、活性層以及P型層，其中Τ2ΧΓ1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述溫度T2大 于 660°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氮化物發(fā)光二極管的制作方法，其特征在于：所述金屬鋁薄 膜層利用電子束蒸鍍鋁形成。
【文檔編號(hào)】H01L33/10GK104103723SQ201410391600
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】藍(lán)永凌, 張家宏, 卓昌正, 林兓兓, 謝翔麟, 謝祥彬, 徐志波 申請人:安徽三安光電有限公司