氮化物半导体LED制造技术

本发明专利技术涉及氮化物半导体ＬＥＤ。根据本发明专利技术的一种氮化物半导体发光二极管，包含：第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；在所述有源层上的第二导电半导体层；和部分突出在所述第二导电半导体层上的第四半导体层。根据本发明专利技术的另一种氮化物半导体发光二极管，包含：第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；在所述有源层上的第二导电半导体层；和铟含量顺序变动的超梯度半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮化物半导体发光二极管(LED)及其制造方法。
技术介绍
通常，GaN-基氮化物半导体被应用于蓝绿发光二极管(LED) 的光学器件和作为高速开关和高功率器件例如MESFET和HEMT 的电子器件。特别地，蓝绿LED被大规模生产，并且其全球销量正 在呈指数增长。这种GaN-基氮化物半导体发光二极管主要生长在蓝宝石衬底或 SiC衬底上。接着，在蓝宝石衬底或SiC衬底上于低生长温度下生 长多晶AlyGaLyN薄膜作为緩沖层。之后，在高温下在緩冲层上形成 未掺杂的GaN层、硅(Si)掺杂的N-GaN层或具有其组合结构的 N-GaN层。在GaN层上形成镁(Mg)掺杂的P-GaN层以完成氮化 物半导体发光二极管。发光层(多量子阱结构的有源层)夹在N-GaN 层和P-GaN层之间。P-GaN层通过在其晶体生长中掺杂镁(Mg)原子而形成。掺杂 的Mg原子应该替代镓(Ga )，由此使GaN层能够用作P-GaN层， 但是其与从载气和源释放的氢气结合，从而在GaN结晶层中形成 Mg-H组合物并成为具有约10Mft的高电阻的材料。因此，为了在形成PN结发光二极管之后分离Mg-H组合物和用 镓(Ga)替代Mg原子，需要后续活化过程。然而，该发光二极管 的缺点在于在活化过程中对发光有贡献的载流子数目为约1017/cm3， 这大大低于1019/cm3以上的Mg原子浓度，因此很难形成电P且接触。为了改善这一缺点，提出一种使用极薄的抗透射金属材料来降低6接触电阻的方法，由此提高电流注入的效率。然而，用于降低接触电阻的薄抗透射金属通常具有约75%到80%的光透射率，其余成为损失。此外，为了提高内部量子效率，如果不改进发光二极管的设计以;SJL光层和P-GaN层的结晶度，则在氮化物半导体自身的晶体生长中对于提高光输出存在限制。此外，在上iiiC光二极管的结构中，当对N-GaN层和P-Gan层施加偏压电压时，电子和空穴被注入N-型和P-型氮化物半导体层中，并在发光层中重新结合，由此发光。在此，缺点在于发光二极管发射的光在P-GaN层和接触层的边界处再次被部分反射回内部，由此降低光输出
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种具有在结晶度、光输出和可靠性上得到改善的有源层的氮化物半导体发光二极管及其制造方法。技术方案为了实现这些和其它优点并符合本专利技术的目的，如所具体而广泛描述的，提供一种氮化物半导体发光二极管，包括衬底；形成在所述衬底上的緩冲层；形成在所述緩冲层上的In-掺杂的GaN层；形成在所述In-掺杂的GaN层上的第一电极层；形成在所述第一电极层上的InxGa^N层；形成在所述Ii^Ga^N层上的有源层；形成在所述有源层上的第一 P-GaN层；形成在所述第一 P-GaN层上的第二电极层；部分突出在所述第二电极层上的第二 P-GaN层；和形成在所述第二 P-GaN层上的第三电极层。所述第二和第三电极层利用其铟含量顺序变动的超梯度(supergrading ) IiixGa^N层、InGaN/InGaN超晶格结构层、或InGaN/AlInGaN超晶格结构层形成。第二电极层和/或第三电极层还具有被施加偏压电压的透明电极。所述透明电极由透明金属氧化物或抗透射金属形成，并且选自氧化铟锡(ITO )、氧化锌(ZnO )、氧化铱(IrOx )、氧化钌(RuOx )、氧化镍(NiO )和含镍的金(Au)合金。7在本专利技术的另 一方面，提供一种氮化物半导体发光二极管，包括 衬底；形成在所述衬底上的緩冲层；形成在所述緩冲层上的In-掺杂 的GaN层；形成在所述In-掺杂的GaN层上的第一电极层；形成在 所述第一电极层上的第一 IiixGa^N层；形成在所述第一 Ii^Ga^N 层上的有源层；形成在所述有源层上的P-GaN层；和形成在所述 P-GaN层上并具有顺序变动的铟含量的^梯度第二 N-InxGai-xN层。在本专利技术的又一方面，提供一种氮化物半导体发光二极管，包括 衬底；形成在所述衬底上的緩冲层；形成在所述緩冲层上的In-掺杂 的GaN层；形成在所述In-掺杂的GaN层上的第一电极层；形成在 所述第一电极层上的IiixGa^N层；形成在所述Ii^Ga^N层上的有 源层；形成在所述有源层上的P-GaN层；和形成在所述P-GaN层 上的InGaN/AlInGaN超晶格结构层。在本专利技术的再一方面，提供一种制造氮化物半导体发光二极管的 方法，该方法包括在衬底上形成緩冲层；在所述緩冲层上形成In-掺杂的GaN层；在所述In-掺杂的GaN层上形成第一电极层；在所 述第一电极层上形成第一 InxGa^N层；在所述第一 Ii^Ga^N层上 形成有源层；在所述有源层上形成第一 P-GaN层；在所述第一 P-GaN 层上形成第二电极层；和在所述第二电极层上形成部分突出的第二 P-GaN层和第三电极层。本专利技术还涉及以下技术方案。1. 一种氮化物半导体发光二极管，包含 衬底；形成在所述衬底上的緩冲层； 形成在所述緩冲层上的In-掺杂的GaN层； 形成在所述In-掺杂的GaN层上的第一电极层； 形成在所述第一电极层上的IiixGa^N层； 形成在所述IiixGa^N层上的有源层； 形成在所述有源层上的第一 P-GaN层； 形成在所述第一 P-GaN层上的第二电极层； 部分突出在所述第二电极层上的第二 P-GaN层；和形成在所述第二 P-GaN层上的第三电极层。2. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中利用AlInN/GaN分层结构、InGaN/GaN超晶格结构、Ii^Ga^N/GaN分层结构和AlxInyGa^+y)N/InxGa^N/GaN分层结构中的所选其一来形成所述緩冲层。3. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中所述第 一 电极层是硅和铟共掺杂的GaN层。4. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中在所述InxGaLXN层之下和之上还分别形成第一 SiNx簇层和第二 SiNx簇层。5. 根据技术方案4的氮化物半导体发光二极管，其中所述第 一和第二 SiNx簇层形成为具有原子尺度的厚度。6. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中所述有源层具有由IiiyGa^N阱层/InzGa^N势垒层构成的多量子阱结构或单量子阱结构。7. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中所述有源层具有由阱层和势垒层构成的单量子阱结构或多量子阱结构，还在构成所述有源层的所述阱层和所述势垒层之间形成SiNx簇层。8. 根据4支术方案6的氮化物半导体发光二极管，其中还在构成所述有源层的所述InyGaLyN阱层和所述IiizGa^N势垒层之间形成SiNx簇层。9. 根据技术方案6的氮化物半导体发光二极管，其中还在构成所述有源层的所述InyGa^yN阱层和所述InzGa^N势垒层之间形成GaN覆盖层。10. 根据技术方案1的氮化物半导体发光二极管，其中还在所述有源层和所述第一 P-GaN层之间形成SiNx蔟层。11. 根据技术方案7的氮化物半导体发光二极管，其中所述SiNx簇层形成为具有原子尺度的厚度。12. 根据技术方案8的氮化物半导体发光二极管，其中所述SiNx簇层形成为具有原子尺度的厚度。13. 根据技术方案10的氮化物半导体发光二极管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物半导体发光二极管，包含：　第一导电半导体层；　在所述第一导电半导体层上的有源层；　在所述有源层上的第二导电半导体层；和　部分突出在所述第二导电半导体层上的第四半导体层。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物半导体发光二极管，包含第一导电半导体层；在所述第一导电半导体层上的有源层；在所述有源层上的第二导电半导体层；和部分突出在所述第二导电半导体层上的第四半导体层。2. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，其中所述第二 导电半导体层和所述第四半导体层是p-型半导体层。3. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，包含在所述第 二导电半导体层上形成的所述第四半导体层下的第三导电半导体 层。4. 根据权利要求3的氮化物半导体发光二极管，其中所述第三 导电半导体层是其铟含量顺序变动的超梯度InxGai_xN层。5. 根据权利要求3的氮化物半导体发光二极管，包含在所述第 四半导体层上的第五半导体层。6. 根据权利要求5的氮化物半导体发光二极管，其中所述第五 半导体层形成为与所述第三导电半导体层接触并包含掺杂于其中 的N-型掺杂剂。7. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，其中所述第一导 电半导体层是硅和铟共掺杂的GaN层。8. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，包含在所述第一 导电半导体层和所述有源层之间的InxGai_xN层。9. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，包含在所述第一 导电半导体层下的In-掺杂的半导体层。10. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，包含在所述第一 导电半导体层下的衬底和緩冲层中的至少 一个。11. 根据权利要求10的氮化物半导体发光二极管，其中利用选自 AlInN/GaN分层结构、InGaN/GaN超晶格结构、InxGaLXN/GaN分 层结构和AlxInyGa^+y)N/InxGa^N/GaN分层结构中的一种来形成所述緩冲层。12. 根据权利要求8的氮化物半导体发光二极管，包含在所述 Ii^Ga^N层之下和之上分别形成的第一 SiNx蔟层和第二 SiNx簇层。13. 才艮据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，其中所述有源 层包含阱层、在所述阱层上的势垒层、以及在所述阱层和所述 势垒层之间形成的第三SiNx簇层，所述阱层和所述势垒层具有包含InyGa^yN阱层/InzGa^N势垒 层的多量子阱结构或单量子阱结构。14. 根据权利要求13的氮化物半导体发光二极管，包含在所述 InyGaLyN阱层和所述InzGai.zN势垒层之间形成的GaN覆盖层。15. 根据权利要求13的氮化物半导体发光二极管，其中掺杂到所 述InyGai.yN阱层/InzGa^N势垒层中的锢含量和掺杂到所述 InxGa^N层中的铟含量分别具有0<x<0.1、 0<y<0.35和0<z<0.1的 值。16. 根据权利要求1的氮化物半导体发光二极管，包含在所述有 源层和所述第二导电半导体层之间形成的SiNx簇层。17. 根据权利要求4的氮化物半导体发光二极管，其中所述超梯度 IiixGa! JV层具有0<x<0.2的范围。18. 根据权利要求5的氮化物半导体发光二极管，其中所述第三 半导体和/或所述第五半导体层具有InGaN/InGaN或InGaN/AlInGaN超晶格结构。19. 根据权利要求8的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昔宪，
申请(专利权)人：LG伊诺特有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[]