一种基于GaN外延片结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于GaN外延片结构，包括：衬底层，衬底层由SiC材料制成；缓冲层，缓冲层与衬底层连接，缓冲层由AlGaN材料制成；N型半导体层，N型半导体层与缓冲层连接，N型半导体层由GaN材料制成；量子阱层，量子阱层与N型半导体层连接，量子阱层由InGaN和GaN材料制成；P型半导体层，P型半导体层与量子阱层连接，P型半导体层由GaN材料制成；ITO层，ITO层与P型半导体层连接，基于GaN外延片结构能够提高GaN外延芯片结构的发光效率。外延芯片结构的发光效率。外延芯片结构的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GaN外延片结构


[0001]本专利技术涉及二极管LED外延芯片领域，特别涉及一种基于GaN外延片结构。

技术介绍

[0002]GaN是一种新型半导体发光器件，具有发射蓝光紫光、高温、高频、高压和耐酸、碱腐蚀、导热性等特点，是继GaAs之后最为重要的半导体材料。由于GaN器件的功率密度较高，因此可以提供更大的宽带、更高的增益，还可以提高光率。GaN器件用于发光二极管，蓝、紫色激光器、紫外探测器、电子器件等。GaN基LED主要采用碳化硅作为衬底，碳化硅具有化学稳定性好、导热性好、不吸收可见光等。常见的GaN基LED外延芯片结构包括衬底、N型半导体层、多量子阱有源层、P型半导体层、透明层和P、N极等。Au纳米粒子具有出色的金属发射率特性。尽管InGaN基蓝绿光LED在商业上已经取得了成功，但是InN和GaN之间存在着很大的晶格失配的问题，导致InGaN/GaN量子阱中存在着很大的压应力，这些量子阱的局域限制效果较差，很容易降低发光效率。而且，压应力会影响量子阱中In的有效合并，使其难以形成晶体质量良好的In组份的量子阱，从而使得长波长绿光LED的效率低于蓝光LED，发光效率下降。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于GaN外延片结构。所述基于GaN外延片结构能够提高GaN外延芯片结构的发光效率。
[0004]本专利技术提出一种具有上述自动化功能的基于GaN外延片结构。包括：衬底层，所述衬底层由SiC材料制成；缓冲层，所述缓冲层与所述衬底层连接；N型半导体层，所述N型半导体层与所述缓冲层连接，所述N型半导体层由GaN材料制成；量子阱层，所述量子阱层与所述N型半导体层连接，所述量子阱层由InGaN和GaN材料制成；P型半导体层，所述P型半导体层与所述量子阱层连接，所述P型半导体层由GaN材料制成；ITO层，所述ITO层与所述P型半导体层连接。
[0005]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，至少具有如下技术效果:所述基于GaN外延片结构能够提高GaN外延芯片结构的发光效率。
[0006]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，还包括AU纳米粒子薄膜，所述AU纳米粒子薄膜设置于所述P型半导体层和所述ITO层之间。所述P型半导体层和所述AU纳米粒子薄膜的接触面为平整的层状结构。所述AU纳米粒子薄膜的AU纳米粒子具有局域表面等离子体增强效应，能够提高空穴浓度，同时可以抑制缺陷发光，并且对光具有较好的发射率，可以大幅度提供所述P型半导体层对光的发射效率，提高LED的光率，所述AU纳米粒子薄膜的AU纳米粒子有利于降低P型半导体层的电阻，提高空穴的注入效率。
[0007]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述N型半导体层包括未掺杂N-GaN层和有掺杂的u-GaN层，所述缓冲层、所述u-GaN层、所述N-GaN层和所述量子阱层依次连接。
[0008]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，还包括P电极和N电极，所述P电极从所
述ITO层的一端引出，所述N电极从所述N-GaN层的下端引出。
[0009]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述缓冲层由AlGaN材料制成，所述缓冲层添加用于诱导所述缓冲层从二维生长转向三维生长Mg元素。Mg元素可以诱导所述缓冲层的AlGaN材料从二维生长转向三维生长，而所述N-GaN可以起到隔断的作用，避免所述缓冲层中掺杂Mg元素影响所述N型半导体层中的电子注入导致复合发光，所述ITO层的目的是导电并与所述P电极连接，所述ITO层对光无吸收作用。
[0010]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述P型半导体层的厚度设置在300至500nm之间。
[0011]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述量子阱层的厚度设置在200至400nm之间。
[0012]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述N-GaN层和所述u-GaN层的厚度均设置在300至500nm之间。
[0013]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述缓冲层的厚度设置在250至450nm之间。
[0014]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，所述衬底层的厚度设置在400至500nm之间。所述衬底层化学性质稳定，导电能力好，导热性好，不吸收可见光等诸多性能，SiC导电性能和导热性能，不需要像蓝宝石衬底上功率型氮化镓LED器件采用倒装焊接技术解决散热问题，而是采用上下电极结构，解决功率型氮化镓LED器件的散热难的问题。
[0015]根据本专利技术实施例的基于GaN外延片结构，GaN外延芯片的制备过程首先是将SiC衬底放入金属有机化学气相沉积炉中，再通入Ⅲ、Ⅱ族金属元素的烷基化合物蒸汽与非金属(V或
Ⅵ
族金属元素)的氢化物气体，在高温下，发生热解反应，生成
Ⅲ-Ⅴ
族化合物沉积在衬底上，生长出一层厚度仅仅只有几微米的化合物半导体外延层，再对其进行设计、加工、光刻和包装等，即完成了基于GaN的外延芯片结构。
[0016]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0017]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0018]图1为本专利技术实施例的基于GaN外延片结构正视图；
[0019]图2为本专利技术实施例的基于GaN外延片结构示意图；
[0020]附图标记：
[0021]衬底层101、缓冲层102、N型半导体层103、N-GaN层104、u-GaN层105、量子阱层106、P型半导体层107、ITO层108、AU纳米粒子薄膜109、P电极110、N电极111。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0025]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GaN外延片结构，其特征在于，包括：衬底层，所述衬底层由SiC材料制成；缓冲层，所述缓冲层与所述衬底层连接；N型半导体层，所述N型半导体层与所述缓冲层连接，所述N型半导体层由GaN材料制成；量子阱层，所述量子阱层与所述N型半导体层连接，所述量子阱层由InGaN和GaN材料制成；P型半导体层，所述P型半导体层与所述量子阱层连接，所述P型半导体层由GaN材料制成；ITO层，所述ITO层与所述P型半导体层连接。2.根据权利要求1所述的基于GaN外延片结构，其特征在于，还包括AU纳米粒子薄膜，所述AU纳米粒子薄膜设置于所述P型半导体层和所述ITO层之间。3.根据权利要求1所述的基于GaN外延片结构，其特征在于，所述N型半导体层包括无掺杂的N-GaN层和有掺杂的u-GaN层，所述缓冲层、所述u-GaN层、所述N-GaN层和所述量子阱层依次连接。4.根据权利要求3所述的基于GaN外延片结构，其特征在于，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：何畏，贺祥，林士修，黄昶源，吴质朴，
申请(专利权)人：江门市奥伦德光电有限公司，
类型：发明
国别省市：