发光二极管制造技术

本实用新型专利技术提供一种具高带隙超晶格结构的发光二极管，依次包括：N型导通层，超晶格层，发光层、P型电子阻挡层,P型导通层，其特征在于：所述超晶格层位于所述N型导通层和发光层之间，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1

light-emitting diode

The utility model provides a light emitting diode with a high band gap superlattice structure, which in turn consists of a N type conduction layer, a superlattice layer, a luminescent layer, a P type electronic barrier layer and a P type conducting layer. The superlattice is characterized by the superlattice layer located between the N pass layer and the luminescent layer, which is stacked by a periodic structure, at least one of them. The periodic structure consists of the first sublayer, the second sublayer and the third sublayer, in which the relationship between the energy gap Eg1 of the first sublayer, the gap Eg2 of the second sublayer and the energy gap Eg3 of the third sublayer is Eg1

【技术实现步骤摘要】
发光二极管
本技术涉及氮化镓半导体器件外延领域，具体涉及一种具有高带隙(EnergyBandgap,简称Eg)超晶格的发光二极管。
技术介绍
发光二极管（LED，LightEmittingDiode）是一种半导体固体发光器件，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。一般具有蓝宝石衬底的正装芯片，由于散热的问题，容易过热使得芯片烧毁，因此相对无法操作在高的电流密度下。现阶段高功率垂直发光二极管是作为高电流操作的主要芯片型态，进一步发展出了垂直导通薄膜芯片发光二极管(VTFLED)。在紫外固化领域，垂直导通薄膜芯片发光二极管作为主要的发光光源，其一般操作于高电流以达高输出光功率，具有高可靠性，高热态操作稳定性。目前高功率紫外光源的设计除建立在这样的芯片型态上，对于外延结构设计的要求更高。在一般的发光二极管的外延结构中，广泛采用P型电子阻挡层(ElectronBlockingLayer，简称EBL)技术，用以阻挡电子，防止溢流。目前已发展出各种不同型态的电子阻挡层，如带隙渐变式(AlSlopeEBL)、带隙堆叠超晶格式(AlGaN/GaN、AlN/AlGaN、AlGaN/InGaN等超晶格结构)、极化电场调整式(AlInNEBL)等。然而，电子阻挡层的一个大原则，通常为在整个外延结构除底层外(深紫外LED中AlNbulk底层带隙为整个外延结构中最高)，在最靠近活性层(activelayer,MQW)后的最高带隙层，作用为防止电流溢出MQW，提高辐射复合率(Radiative-Recombinationrate)。外延技术发展至今，P型电子阻挡层在外延结构设计中较难满足高亮度的需求。
技术实现思路
本技术提供了一种发光二极管结构，其可以满足高电流密度下达到高输出光功率，并且具有高可靠性，高热态操作稳定性。本技术的技术方案为：在发光层与N型传导之间加入一超晶格层，此超晶格层之带隙高于P型电子阻挡层的带隙，为整个外延结构中最高，其由周期结构堆叠而成，其中至少一个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3。本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1是一种常规发光二极管的外延结构的SIMS成分轮廓分析图。图2为本技术实施例一发光二极管的结构示意图。图3为本技术实施例一的波长-亮度散点图。图4是本技术实施例一与常规结构的热冷态因子对比图。图5是本技术实施例二发光二极管的结构示意图。具体实施方式为使本技术之一种带有高能隙超晶格层的发光二极管更易于理解其实质性特点及其所具的实用性，下面便结合附图对本技术若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本技术保护范围不构成任何限制。应当理解，本技术所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本技术。如本技术所使用的，单数形式“一”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式，除上下文清楚地表明之外。应进一步理解，当在本技术中使用术语“包含”、"包括"、“含有”时，用于表明陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或封装件的存在，而不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、封装件、和/或它们的组合的存在或增加。除另有定义之外，本技术所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本技术所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本技术中明确如此定义之外。由一般外延结构的SIMS成分轮廓分析可得到Al/In/Ga等三族元素相对强度，由Al/In两个元素的强度高低能够得知带隙高低，Al多则带隙高，In多则带隙低。分析现有的紫外发光二极管的SIMS图，现有外延结构中，P型电子阻挡层的Al强度为整个LED外延结构最高，也就是意味P型电子阻挡层的带隙为整个LED外延结构，如图1所示。而在现有的LED外延结构中，位于n型导通层与发光层之间的超晶格层（SL）的通常为InGaN/AlGaN，Al强度远低于P型电阻挡层的Al，并且还含有In元素，形成的带隙将低于电子阻挡层的能隙。图2显示了本技术第一个较佳实施例的发光二极管结构示意图，其结构由下至上依次包括：N型导通层110、超晶格层120、发光层130、P型电子阻挡层140和P型导通层150。该发光二极管可以包括生长衬底或支撑衬底。其中N型导通层110和P型导通层150由氮化物基半导体层制成，其具有比发光层130更宽的带隙，在具体的实施例中，可以AlGaN层或GaN。发光层130优选采用由阱层和垒层构成的多量子阱结构，其一般采用氮化物基半导体层制成，具体材料取决于发光波长，例如在570nm到210nm范围内。在一个实施例中，阱层可以由氮化物基半导体形成，发射波长范围为420nm到360nm的紫外光，垒层包含Al并且可以由AlInGaN或AlGaN形成，其Al组份优选为15%以下，例如采用InGaN/AlGaN构成多量子阱结构。P型电子阻挡层140位于发光层130与P型导通层150之间，其能隙大于P型导通层150的能隙，由含有Al的氮化物基半导体层制成，可以是单层或多层结构，例如超晶格结构。超晶格层120为周期结构堆叠而成，每个周期结构一般至少包含两个不同材料的薄层结构，其材料为氮化物基半导体层，较佳的为非故意掺杂，其中至少有一个周期结构A包含第一子层、第二子层和第三子层，其中述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，且第三子层的能隙Eg3大于所述电子阻挡层的能隙Eg4，例如第一子层121可以采用InxGa1-xN（其中In组分X为0~20%），第二子层122可以采用AlYGa1-YN（其中Al组分Y为0~30%），第三子层123优选为AlN，周期结构A可以采用InGaN/AlGaN/AlN、GaN/AlGaN/AlN或者InGaN/GaN/AlN。该具有高能隙的周期结构A（高于P型电子阻挡层的能隙）可以调节辐射复合区域（即电子减速层及空穴溢流防止层的双重功能），从而达到提高发光层的复合效率进而提升亮度，并且可以防止高温热态空穴或电子获得额外能量所形成的泄漏，而改善热态操作的亮度稳定性，其热冷态因子(Hot/coldfactor,H/C)值可以达到70%以上。在一个具体的实施例中，P型电子阻挡层140采用AlGaN材料层，超晶格层全部采用InGaN/AlGaN/AlN，如图2所示，较佳的，其包括3~30个周期，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.发光二极管，依次包括： N型导通层、超晶格层、发光层、P型电子阻挡层和P型导通层，其特征在于：所述超晶格层位于所述N型导通层和发光层之间，其由三个以上的周期结构堆叠而成，其中至少三个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1

【技术特征摘要】
1.发光二极管，依次包括：N型导通层、超晶格层、发光层、P型电子阻挡层和P型导通层，其特征在于：所述超晶格层位于所述N型导通层和发光层之间，其由三个以上的周期结构堆叠而成，其中至少三个周期结构包含第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层的能隙Eg1、第二子层的能隙Eg2和第三子层的能隙Eg3的关系为Eg1<Eg2<Eg3，且第三子层的能隙Eg3大于所述电子阻挡层的能隙Eg4。2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光层的发光波长为360~420nm。3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述发光二极管的热冷态因子H/C为70%以上。4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：所述超晶格层的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文禹，叶孟欣，罗云明，曾建尧，张中英，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35