一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)光半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，氮化物發(fā)光二極管(Light-emitting d1des，簡(jiǎn)稱LED)以其高效率、長(zhǎng)壽命、全固態(tài)、自發(fā)光和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于照明和顯示兩大領(lǐng)域；其氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)成為國(guó)內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研各界重點(diǎn)研宄的對(duì)象，尤其是近年來(lái)關(guān)于空穴注入層結(jié)構(gòu)一直是各界研宄熱點(diǎn)。由于空穴注入層是空穴的提供層，且于量子阱后成長(zhǎng)，故成長(zhǎng)的溫度不能過(guò)高，以致使得空穴注入層材料的質(zhì)量不佳，從而造成發(fā)光二極管電壓偏高、電流擴(kuò)散不均勻等異常的產(chǎn)生；而為有效降低電壓及改善電流擴(kuò)散效應(yīng)，其雜質(zhì)摻雜濃度往往都較高，從而影響其晶格質(zhì)量且造成吸光效應(yīng)機(jī)率的增加；同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中空穴注入層為單層高摻結(jié)構(gòu)，其對(duì)電流的擴(kuò)展效果也較不理想，電流分布不均勻，造成電壓過(guò)高，從而最終導(dǎo)致器件整體電學(xué)性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述發(fā)光二極管所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，利用超晶格結(jié)構(gòu)的空穴注入層改善該P(yáng)型層因高摻鎂雜質(zhì)而產(chǎn)生的吸光效應(yīng)，增強(qiáng)電流擴(kuò)散能力及強(qiáng)化發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)的抗靜電特性。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括:襯底、緩沖層、N型層、量子阱層、P型電子阻擋層、空穴注入層和P型接觸層，其特征在于:所述空穴注入層為由P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層循環(huán)層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)。
[0005]優(yōu)選的，所述超晶格結(jié)構(gòu)層的循環(huán)次數(shù)η多2。
[0006]優(yōu)選的，所述P型含鋁氮化鎵層的厚度為10?100埃。
[0007]優(yōu)選的，所述P型含銦氮化鎵層的厚度為10?100埃。
[0008]優(yōu)選的，所述非摻雜氮化鎵層的厚度為10?100埃。
[0009]優(yōu)選的，所述空穴注入層總厚度為100?3000埃。
[0010]優(yōu)選的，所述空穴注入層中P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層位置相互調(diào)變循環(huán)形成超晶格結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選的，所述空穴注入層中P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層依次層疊循環(huán)形成超晶格結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選的，所述P型電子阻擋層為鋁鎵氮單層結(jié)構(gòu)。
[0013]優(yōu)選的，所述P型電子阻擋層為鋁銦鎵氮層與P型氮化鎵層組成的周期為2?10的超晶格結(jié)構(gòu)。
[0014]本實(shí)用新型至少具有以下有益效果:(I)利用P型含鋁氮化鎵層與非摻雜氮化鎵層之間的能帶差異，提升電流分布均勻性，改善抗靜電性能及漏電流現(xiàn)象，并降低因P型雜質(zhì)(此處優(yōu)選鎂雜質(zhì))的高摻雜所產(chǎn)生的光吸收效應(yīng)；(2)利用P型含銦氮化鎵層的低能帶導(dǎo)電特性，有效降低空穴注入層的縱向阻值，降低發(fā)光二極管的電壓特性；(3)利用P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層的超晶格結(jié)構(gòu)，改善晶體的質(zhì)量，同時(shí)提升二維電子氣濃度，實(shí)現(xiàn)低的縱向電阻，從而進(jìn)一步改善漏電流及抗靜電能力等電學(xué)特性，最終提高發(fā)光二極管的整體電學(xué)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。
[0016]圖1為本實(shí)用新型之實(shí)施例1的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型之實(shí)施例2的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型之實(shí)施例2的發(fā)光二極管另一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中標(biāo)示:100.襯底；200.緩沖層；300.N型層；400.量子阱；500.電子阻擋層；600.空穴注入層；610.含鋁氮化鎵層；620.含銦氮化鎵層；630.非摻雜氮化鎵層；700.P型接觸層。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]參看附圖1，提供一襯底100，其中襯底100材質(zhì)可選用圖形化藍(lán)寶石、平面藍(lán)寶石、SiC、S1、GaAs或GaN等，晶格常數(shù)(lattice constant)接近于氮化物半導(dǎo)體的單晶氧化物也包含其中，此處優(yōu)選使用圖形化藍(lán)寶石襯底，在襯底100上依次生長(zhǎng)緩沖層200、N型層300、量子阱層400、P型電子阻擋層500、空穴注入層600及P型接觸層700，形成發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)中，P型電子阻擋層500為單層鋁鎵氮結(jié)構(gòu)或者為鋁銦鎵氮層與P型氮化鎵層組成的周期為2?10的超晶格結(jié)構(gòu)。
[0023]本實(shí)施例中，在生長(zhǎng)空穴注入層600時(shí)，首先在P型電子阻擋層500上先生長(zhǎng)厚度為10?100埃的含鋁氮化鎵層610，再于含鋁氮化鎵層610上生長(zhǎng)厚度為10?100埃的含銦氮化鎵層620，后再于含銦氮化鎵層620上生長(zhǎng)厚度為10?100埃的非摻雜氮化鎵層630，最后依照此順序依次循環(huán)層疊形成超晶格結(jié)構(gòu)，其循環(huán)周期η多2，本實(shí)施例優(yōu)選循環(huán)周期η為5。由于該空穴注入層600結(jié)構(gòu)中含鋁氮化鎵層610與非摻雜氮化鎵層630存在較大的能帶差異，當(dāng)在發(fā)光二極管器件施加電流時(shí)，此具有能帶差異的結(jié)構(gòu)層可對(duì)電流進(jìn)行有效擴(kuò)展，提升電流分布均勻性，改善發(fā)光二極管器件的抗靜電性能及漏電流現(xiàn)象；同時(shí)，該空穴注入層600結(jié)構(gòu)中含有含銦氮化鎵層620，其具有較低能帶及良好的導(dǎo)電性，可有效降低發(fā)光二極管的縱向阻值，降低器件的工作電壓；此外，生長(zhǎng)該超晶格結(jié)構(gòu)層時(shí)，利用層與層之間的晶格差異，有效緩解了生長(zhǎng)過(guò)程中的應(yīng)力，改善晶格質(zhì)量，并緩解空穴注入層因晶格質(zhì)量不佳造成的電壓及亮度降低現(xiàn)象，且進(jìn)一步改善漏電流及抗靜電能力等電特性，最終提高發(fā)光二極管的整體電性能。
[0024]實(shí)施例2
[0025]參看附圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，空穴注入層600結(jié)構(gòu)中先于P型電子阻擋層500上生長(zhǎng)含銦氮化鎵層620、再生長(zhǎng)非摻雜氮化鎵層630，最后生長(zhǎng)含鋁氮化鎵層610，后再依次循環(huán)層疊形成超晶格結(jié)構(gòu)。
[0026]參看附圖3，作為本實(shí)施例的變形結(jié)構(gòu)，空穴注入層600結(jié)構(gòu)還可為:于P型電子阻擋層500上依次生長(zhǎng)非摻雜氮化鎵層630、含鋁氮化鎵層610及含銦氮化鎵層620，后再依次循環(huán)層疊形成超晶格結(jié)構(gòu)。
[0027]本實(shí)用新型中，依據(jù)發(fā)光二極管對(duì)于抗靜電特性、電壓或亮度的需求，靈活調(diào)節(jié)空穴注入層中各結(jié)構(gòu)層(含鋁氮化鎵層610、含銦氮化鎵層620和非摻雜氮化鎵層630)的厚度及層疊次序以達(dá)到生產(chǎn)的目的。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實(shí)施方案為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型的范圍不限于該實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型所做的任何變更，皆屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括:襯底、緩沖層、N型層、量子阱層、P型電子阻擋層、空穴注入層和P型接觸層，其特征在于:所述空穴注入層為P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層循環(huán)層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述超晶格結(jié)構(gòu)層的循環(huán)次數(shù)η多2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述P型含鋁氮化鎵層的厚度為10?100埃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述P型含銦氮化鎵層的厚度為10?100埃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述非摻雜氮化鎵層的厚度為10?100埃。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴注入層總厚度為100?3000埃。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴注入層中P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層位置相互調(diào)變循環(huán)形成超晶格結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴注入層中P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層依次層疊循環(huán)形成超晶格結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述P型電子阻擋層為鋁鎵氮單層結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其特征在于:所述P型電子阻擋層為鋁銦鎵氮層與P型氮化鎵層組成的周期為2?10的超晶格結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種具有超晶格空穴注入層結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，包括：襯底、緩沖層、N型層、量子阱層、P型電子阻擋層、空穴注入層和P型接觸層，其特征在于：所述空穴注入層為P型含鋁氮化鎵層、P型含銦氮化鎵層和非摻雜氮化鎵層循環(huán)層疊形成的超晶格結(jié)構(gòu)；利用此結(jié)構(gòu)可有效改善發(fā)光二極管的電流分布均勻性及縱向阻值，提升發(fā)光二極管的抗靜電性能及工作電壓。
【IPC分類】H01L33/32, H01L33/06
【公開號(hào)】CN204651339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520376910
【發(fā)明人】吳洪浩, 周宏敏, 李政鴻, 林兓兓, 張家宏
【申請(qǐng)人】安徽三安光電有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日