发光二极管芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片，其主要包括基板、第一型掺杂半导体层、第二型掺杂半导体层、发光层、至少一掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层及至少一穿隧接合层。第一型掺杂半导体层设置于基板上，且发光层设置于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层设置于发光层的至少其中一表面上，且穿隧接合层设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与第一型掺杂半导体层之间及／或掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与第二型掺杂半导体层之间，其中掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与穿隧接合层是位于发光层的同一侧。本发明专利技术的发光二极管具有较低的操作电压、较平坦的表面及较低的漏电流，有效提高了发光二极管芯片的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件，特别是涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode, LED)芯片。
技术介绍
发光二极管属于半导体元件，其发光芯片的材料一般可使用III-V族化学元素， 如磷化镓(GaP、)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等化合物半导体。利用对上述这些化合物 半导体施加电流，透过电子空穴对的结合，可将电能转为光能，而以光波的形态释出，达到 发光的效果。由于发光二极管的发光现象是属于冷性发光，而非通过加热发光，因此发光二 极管的寿命可长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管具有 反应速度快(约为10_9秒)、体积小、用电省、污染低(不含水银)、可靠度高、适合量产等优 点，因此其所能应用的领域十分广泛，如扫描仪的灯源、液晶屏幕的背光源、户外显示广告 牌或是车用照明设备等。公知的发光二极管主要是由发光层、n型掺杂半导体层及p型掺杂半导体层所 组成，其中n型掺杂半导体层及p型掺杂半导体层分别设置于发光层的两侧。一般而言， 由于前述各层材质之间会有晶格不匹配(lattice mismatch)的现象，这会造成在外延 (epitaxy)的过程中产生较大的应力(stress)而降低外延质量。此外，由于p型掺杂半导 体层具有较高的电阻值，使得在P型掺杂半导体层与发光层的接合处会具有较大的压降， 因此需要较高的操作电压才能操作发光二极管。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种发光二极管芯片，其具有较低的操作 电压及较平坦的表面，以解决上述情况。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种发光二极管芯片，其具有较低的漏电流。为解决上述技术问题，本专利技术的一种发光二极管芯片，其包括基板、第一型掺杂半 导体层、第二型掺杂半导体层、发光层、至少一掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层(In doped 八工灿卜』based material layer,0 < x < 1)、至少一穿隧接合层(tunneling junction layer)、第一电极及第二电极。第一型掺杂半导体层设置于基板上，而第二型掺杂半导体层 设置于第一型掺杂半导体层上方，且发光层设置于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导 体层之间。掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层设置于发光层的至少其中一表面上，且穿隧接 合层设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与第一型掺杂半导体层之间及/或掺杂铟掺 质的氮化铝镓系材料层与第二型掺杂半导体层之间，其中掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层 与穿隧接合层是位于发光层的同一侧。第一电极设置于第一型掺杂半导体层上，且第二电 极设置于第二型掺杂半导体层上。此外，本专利技术另提出一种发光二极管芯片，其包括基板、第一型掺杂半导体层、第二型掺杂半导体层、发光层、至少一未掺杂的氮化铝镓系材料层(undoped AlxGai_xN based material layer，0彡x < 1)、至少一穿隧接合层、第一电极及第二电极。第一型掺杂半导 体层设置于基板上，而第二型掺杂半导体层设置于第一型掺杂半导体层上方，且发光层设 置于第一型掺杂半导体层与第二型掺杂半导体层之间。未掺杂的氮化铝镓系材料层设置于 发光层的至少其中一表面上，且穿隧接合层设置于未掺杂的氮化铝镓系材料层与第一型掺 杂半导体层之间及/或未掺杂的氮化铝镓系材料层与第二型掺杂半导体层之间，其中未掺 杂的氮化铝镓系材料层与穿隧接合层是位于发光层的同一侧。第一电极设置于第一型掺杂 半导体层上，且第二电极设置于第二型掺杂半导体层上。所述穿隧接合层的能隙宽度可以大于发光层的能隙宽度。所述穿隧接合层包括第一型氮化铝镓系材料层及第二型氮化铝镓系材料层，其中 第二型氮化铝镓系材料层设置于第一型氮化铝镓系材料层的其中一表面上。所述第一型氮化铝镓系材料层可以具有硅掺质、铟掺质或其组合，且第二型氮化 铝镓系材料层可以具有镁掺质、铟掺质或其组合。所述掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺杂的氮化铝镓系材料层设置于发光 层的上表面上，且第二型氮化铝镓系材料层设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺 杂的氮化铝镓系材料层与第一型氮化铝镓系材料层之间。所述掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺杂的氮化铝镓系材料层设置于发光 层的下表面上，且第一型氮化铝镓系材料层设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺 杂的氮化铝镓系材料层与第二型氮化铝镓系材料层之间。另外，所述第一型氮化铝镓系材料层也可以具有镁掺质、铟掺质或其组合，且第二 型氮化铝镓系材料层可以具有硅掺质、铟掺质或其组合。所述掺杂铟掺质的氮化铝镓系材 料层/未掺杂的氮化铝镓系材料层设置于发光层的上表面上，且第二型氮化铝镓系材料层 设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺杂的氮化铝镓系材料层与第一型氮化铝镓 系材料层之间。所述掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/未掺杂的氮化铝镓系材料层设置于 发光层的下表面上，而第一型氮化铝镓系材料层设置于掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层/ 未掺杂的氮化铝镓系材料层与第二型氮化铝镓系材料层之间。所述第一型掺杂半导体层包括缓冲层(buffer layer)、结晶层(nucleation layer)及第一型接触层。缓冲层设置于基板上，而结晶层设置于缓冲层上，且第一型接触层 设置于结晶层上。所述第二型掺杂半导体层包括第二型接触层。综合上述，由于穿隧接合层可以有效降低第一 /第二型掺杂半导体层与发光层之 间的压降，因此本专利技术的发光二极管具有较低的操作电压。此外，掺杂铟掺质的氮化铝镓系 材料层可使发光二极管芯片具有较平坦的表面，而未掺杂的氮化铝镓系材料层可使发光二 极管芯片具有较低的漏电流。因此，上述的优良特性均有效提高本专利技术的发光二极管芯片 的质量。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是依照本专利技术的实施例1的发光二极管芯片的剖面示意图2是依照本专利技术的实施例2的发光二极管芯片的剖面示意图；图3是依照本专利技术的实施例3的发光二极管芯片的剖面示意图；图4是依照本专利技术的实施例4的发光二极管芯片的剖面示意图。图中附图标记说明100、200、300、400为发光二极管芯片，110为基板，120为第一型掺杂半导体层，122为缓冲层， 124为结晶层，126为第一型接触层，130为第二型掺杂半导体层，132为第二型接触层，140为发光层，150,250为掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层，160、260、360、460 为穿隧接合层，162、262、362、462为第一型氮化铝镓系材料层，164、264、364、464为第二型氮化铝镓系材料层，170为第一电极，180为第二电极。具体实施例方式实施例1图1为依照本专利技术的实施例1的发光二极管芯片的剖面示意图。参照图1，本专利技术 的发光二极管芯片100包括基板110、第一型掺杂半导体层120、第二型掺杂半导体层130、 发光层140、掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层(In doped AlxGai_xN based material layer, 0 彡 x < 1) 150、穿隧接合层(tunneling junction layer) 160、第一电极 170 及第二电极 180。第一型掺杂半导体层120设置于基板110本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，其特征在于：包括：基板；第一型掺杂半导体层，设置于该基板上；第二型掺杂半导体层，设置于该第一型掺杂半导体层上方；发光层，设置于该第一型掺杂半导体层与该第二型掺杂半导体层之间；至少一掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层，设置于该发光层的至少其中一表面上；至少一穿隧接合层，设置于该掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与该第一型掺杂半导体层之间及／或该掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与该第二型掺杂半导体层之间，其中该掺杂铟掺质的氮化铝镓系材料层与该穿隧接合层是位于该发光层的同一侧；第一电极，设置于该第一型掺杂半导体层上；以及第二电极，设置于该第二型掺杂半导体层上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武良文，简奉任，
申请(专利权)人：璨扬投资有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]