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高电子迁移率发光晶体管的结构制造技术

技术编号:13421169 阅读:17 留言:0更新日期:2016-07-28 12:29
本发明专利技术提供了一种高电子迁移率发光晶体管的结构,结构包含:基板;高迁移率晶体管(简称HEMT)区设置于基板上;氮化镓发光二极管(GaN-LED,简称LED)区设置于该基板上;其中,HEMT区与LED区皆存在二维电子气层,且HEMT区通过二维电子气层耦接LED区。本发明专利技术可以产生不同波长的光,并且可以控制LED区的光源亮度。

【技术实现步骤摘要】
高电子迁移率发光晶体管的结构
本专利技术关于一种高电子迁移率发光晶体管的结构,尤指一种HEMT內建LED的结构。
技术介绍
氮化铝镓/氮化镓高速电子迁移率晶体管场效应晶体管(AlGaN/GaNHEMT)在高温、高频率和高功率的应用具有极高的优越性;除了氮化镓应用于场效应晶体管外,因为氮化镓的直接能隙(directbandgap)为3.4eV的特性,故氮化镓也适合应用于发光装置,其氮化镓和其相关的三元化合物(ternarycompound)发出的光的波长范围很广,从绿色、蓝色至UV光皆有,故氮化镓工艺的发光二极管已被广泛使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构,解决现有技术中LED区的光源亮度不可控的问题。本专利技术的目的之一,是在提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构,为III-V族晶体管结构。本专利技术的目的之一,是在提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构,其结构包含一个高迁移率晶体管(以下简称HEMT)和一个耦接氮化镓发光二极管(GaN-LED,以下简称LED)的结构。本专利技术提供一种HEMT耦接LED的结构,该结构包含:一基板;一HEMT区,设置于基板上;以及一LED区,设置于基板上;其中,HEMT区与LED区皆存在一2DEG层,且HEMT区通过2DEG层耦接LED区。本专利技术提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构,可以产生不同波长的光,并且可以控制LED区的光源亮度,并达到HEMT与LED为一体的结构;本专利技术还通过多层量子井增加电子、电洞复合机率,以增加LED区的发光效率和不同波段的光波。附图说明图1~6显示本专利技术HEMT耦接LED的结构于一实施例示意图。符号说明:100、200、300、400、500、600结构10、20、30、40、50、602DEG层101、201、301、401、501、601基板102、202、302、402、502、602HEMT区103、203、303、403、503、603缓冲层104、204、304、404a、404b、504、604阻障层105、205、305、405、505、605栅极层106、206、306、406、506、606源极欧姆接触层107、207、209、307、408、507、607p型半导体层108、208、308、409、508、608漏极欧姆接触层309、407、407a、407b、407c介电层LLED区具体实施方式请参阅图1,图1显示本专利技术高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构100包含:基板101、HEMT区102、LED区L。HEMT区102设置于基板101上;以及,LED区L也设置于基板101上。在本实施例中,基板101可为硅(Si)基板、或氮化镓基板、或蓝宝时基板、或碳化硅所实现。结构100包含缓冲层(Buffer)103、以及阻障层(Barrier)104。缓冲层103设置于基板101上;以及阻障层104设置于缓冲层103上,阻障层104覆盖部分缓冲层103。在本实施例中,HEMT区102包含:栅极(Gate)层105、源极欧姆接触(Sourceohmiccontact)层106。栅极层105设置于阻障层104上,且覆盖部分阻障层104;以及源极欧姆接触层106,设置于缓冲层103上,源极欧姆接触层106覆盖部分缓冲层103且接触阻障层104。相对应地,LED区L包含:p型氮化镓(以下简称p型半导体)层107、漏极欧姆接触(Drainohmiccontact)层108。p型半导体层107设置于阻障层104上,并覆盖部分阻障层104;以及漏极欧姆接触层108设置于p型半导体层107上。在一实施例中,源极欧姆接触层106由锑铝镍金合金(Ti/Al/Ni/Au)所实现,栅极层105由镍金合金(Ni/Au)所实现,p型半导体层107可由p型氮化镓所实现。除此之外,缓冲层103的能隙小于阻障层104,且缓冲层103与阻障层104也可由III-V族材料所实现,例如:氮化铝镓(AlGaN)、或氮化镓(GaN)、或氮化铝(AlN)等,本专利技术不应以此为限。在本专利技术中,其缓冲层103为氮化镓(GaN)所实现,而阻障层104由氮化铝镓(AlyGa1-yN)所实现,其中y可为0.25。其中,该漏极欧姆接触层108的材质为一金属或一金属氧化物所实现,例如:镍金合金或氧化铟锡(IndiumTinOxide,ITO);栅极层105设置于源极欧姆接触层106与漏极欧姆接触层108之间。HEMT区102与该LED区L皆存在二维电子气(2DEG)层10,结构100的HEMT区102通过2DEG层10串联LED区102。在此请注意,HEMT区102与LED区L设置于缓冲层103上,本专利技术结合两种具有不同能隙的半导体材料,阻障层104与缓冲层103之间极化效应(PolarizationEffect),故阻障层104与缓冲层103交界面处生成2DEG层10,作为一个电子流组成的电流通路,换言之,本专利技术2DEG层10可提供电子,由p型半导体层107提供电洞,由电子与电洞结合而产生不同波长的光。另外,可通过栅极层105加载电压以关闭漏极欧姆接触层108与源极欧姆接触层106之间电流来达到控制LED区L的光源亮度。接着请参阅图2,图2显示本专利技术高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构200与100的差异在于,HEMT区202还包含p型半导体层209,其中栅极层205覆盖p型半导体层209,且p型半导体层209设置于阻障层204与栅极层205之间。在本实施例中,p型半导体层209与缓冲层203形成PN接面,p型半导体层209耗尽2DEG层20的电子浓度,以关闭2DEG层20,借此实现增强型元件(Enhancement-Mode,E-MO)。接着请参阅图3,图3显示本专利技术高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构300与100的差异在于,HEMT区302包含一介电层309;介电层309设置于栅极层305与阻障层304之间,且介电层309覆盖部分阻障层304。本实施例中,当栅极层305被给予电压时,栅极层305利用介电层309降低被介电层309所覆盖区域的2DEG层30的电子浓度,借此实现耗尽型元件(DepletionMODE,D-MO)。接着请参阅图4,图4显示本专利技术高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。同前所述,结构400包含具有基板401、HEMT区402、LED区L、缓冲层403。HEMT区402还包含:阻障层404a、404b、T型栅极层405、源极欧姆接触层406、以及介电层407;而LED区L包含:p型半导体层408与漏极欧姆接触层409。HEMT区402与LED区L设置于缓冲层403上,且2DEG层40存在于缓冲层403与阻障层404a、404b之间。阻障层404a、404b分别设置于介电层407两侧边,且阻障层404a、404b设置于缓冲层403上并覆盖部分缓冲层403。介电层407具有部位407a、407b、以及407c,部位407a设置于缓冲层403上,部位407b覆盖阻障层404a,而部位407c覆盖阻障层404b。T型栅极层405设置介电层407上,且T型栅极层405部分区域覆盖部分部位407a与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电子迁移率发光晶体管的结构,其特征在于,该结构包含:一基板;一高迁移率晶体管HEMT区,设置于该基板上;以及一氮化镓发光二极管LED区,设置于该基板上;其中,该HEMT区与该LED区皆存在一二维电子气2DEG层,且该HEMT区通过该2DEG层串联该LED区。

【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率发光晶体管的结构,其特征在于,该结构包含:一基板;一高迁移率晶体管HEMT区,设置于该基板上;以及一氮化镓发光二极管LED区,设置于该基板上;其中,该HEMT区与该LED区皆存在一二维电子气2DEG层,且该HEMT区通过该2DEG层串联该LED区;该LED区不具有一n型半导体层于一阻障层之上。2.如权利要求1所述的结构,其特征在于,该结构还包含:一缓冲层,设置于该基板上;其中,该阻障层,设置于该缓冲层上并覆盖部分该缓冲层;该HEMT区与该LED区设置于该缓冲层上,且该2DEG层存在于该缓冲层与该阻障层之间。3.如权利要求2所述的结构,其特征在于,该HEMT区包含:一栅极层,设置于该阻障层上,且覆盖部分该阻障层;以及一源极欧姆接触层,设置于该缓冲层上,该源极欧姆接触层覆盖部分该缓冲层且接触该阻障层;以及该LED区包含:一p型半导体层,设置于该阻障层上,并覆盖部分该阻障层;以及一漏极欧姆接触层,设置于该p型半导体层上;其中,该漏极欧姆接触层的材质为一金属或一金属氧化物,且该栅极层设置于该源极欧姆接触层与该漏极欧姆接触层之间。4.如权利要求2所述的结构,其特征在于,该HEMT区包含:一第一p型半导体层,设置于该阻障层上,并覆盖部分该阻障层;一栅极层,设置并覆盖第一p型半导体层上;以及一源极欧姆接触层,设置于该缓冲层上,该源极欧姆接触层覆盖部分该缓冲层且接触该阻障层;以及该LED区包含:一第二p型半导体层,设置于该阻障层上并覆盖部分该阻障层;以及一漏极欧姆接触层,设置于该第二p型半导体层上;其中,该漏极欧姆接触层的材质为一金属或一金属氧化物,且该栅极层设置于该源极欧姆接触层与该漏极欧姆接触层之间。5.如权利要求2所述的结构,其特征在于,该HEMT区包含:一栅极层,设置于该阻障层上;以及一源极欧姆接触层,设置于该缓冲层上,该源极欧姆接触层覆盖部分该缓冲层且接触该阻障层;以及该LED区包含:一p型半导体层,设置于该阻障层上;以及一漏极欧姆接触层,设置于该p型半导体层上;其中,该漏极欧姆接触层的材质为一金属或一金属氧化物,且该栅极层设置于该源极欧姆接触层与该漏极欧姆接触层之间。6.如权利要求2所述的结构,其特征在于,该HEMT区包含:一栅极层,设置于该阻障层上;一介电层,设置于该栅极层与该阻障层之间,且该介电层覆盖部分该阻障层;以及一源极欧姆接触...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄智方李奕辰张庭辅郑克勇王佑立吴浚宏杨伟臣邱绍谚
申请(专利权)人:黄智方
类型:发明
国别省市:中国台湾;71

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