具有p型限制发射层的氮化物发光二极管制造技术

本发明专利技术公开的一种具有ｐ型限制发射层的氮化物发光二极管，包含蓝宝石衬底、由氮化物半导体分别形成的ｎ侧层和ｐ侧层、在ｎ侧层和ｐ侧层之间具有由氮化物半导体构成的活性层；ｐ侧层由ｐ型限制发射层、ｐ型层及ｐ型接触层依次层叠构成；ｐ型限制发射层是由第一氮化铝铟镓、氮化铟镓、第二氮化铝铟镓依次层叠构成的一复合式半导体层；ｐ型限制发射层分别与ｐ型层及ｎ侧层之上的发光层连接。ｐ型限制发射层内能够提供高浓度的电洞载子（Ｈｏｌｅｃａｒｒｉｅｒ），因而可提高氮化物发光二极管元件的发光效率并降低了其本身的能障高度（Ｂａｒｒｉｅｒ　ｈｅｉｇｈｔ），进而降低其电阻值，增加其导电性，降低氮化物发光二极管元件的正向电压，因此本发明专利技术能够应用于发光效率要求更高的用途中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有P型限制发射层的氮化物发光二极管，具体的说是关于一种发光层与p型层之间形成一 p型限制发射层(p-cladding injection layer)的氮化物发光二极管。
技术介绍
世界能源的短缺是不争的事实，全球各国莫不积极投入节能产品的研发， 其中节能灯的问世便是这一趋势下的产物。但随着发光二极管(LED)技术的进 步，白光发光一极管的应用发展迅速，在指示灯、携带式手电筒、LCD背光板、 地面灯/逃生灯/医疗设备光源、汽车仪表及内装灯、辅助照明、主照明等领 域均有广泛的应用，而以背光源与照明为目前的主要应用。因此发光二极管将 作为下一世代照明产品占据市场；发光二极管具有轻巧、省电及寿命长的优点， 因此，符合了世界的潮流。目前发光二极管在白光市场的应用，已将小型照明市场，带入另外一个境 界，其中手机的背光源，己经被发光二极管所取代，从早期的黄、绿光发光二 极管到现在的白光或蓝白光发光二极管，已将手机点缀的五彩缤纷；至于将来 的个人数字助理(personal digital assistant: PDA)乃至液晶显示面板 (TFT-LCD)的背光源，也都将成为发光二极管的天下，其具有轻薄省电与寿命长 的优点将使其具有不可取代的地位。就现阶段而言，距离实际进入白光发光二极管照明时代，尚需时日。若白光发光二极管要取代现阶段照明市场，发光效率至少要达到100 lm/W以上，这 个目标也将成为各国努力的目标。
技术实现思路
为提高上述发光二极管发光效率，以因应趋势的需求，本专利技术旨在提出一 种具有p型限制发射层的氮化物发光二极管，其可提高发光效率并且比现有产 品增加20% 40%亮度。本专利技术解决上述上述问题采用的技术方案是具有P型限制发射层的氮化物发光二极管，包含 一蓝宝石衬底；一由氮化物半导体分别形成的n侧层和p侧层；一在n侧层和p侧层之间具有由氮化物半导体构成的活性层；其特征在于P侧层由P型限制发射层、P型层及P型接触层依次层叠构成； p型限制发射层是由第一氮化铝铟镓、氮化铟镓、第二氮化铝铟镓依次层叠构成 的一复合式半导体层;P型限制发射层分别与P型层及n侧层之上的发光层连接。本专利技术的P型限制发射层中的氮化铝铟镓和Z或氮化铟镓掺杂了镁Mg， p型 限制发射层厚度为100埃 1000埃；p型限制发射层中的氮化铟镓层为高掺镁 的氮化物半导体层，其Mg的掺杂量大于1 X 1019cm—3，本专利技术优先选择p型限 制发射层中Mg的掺杂量大于lX102°on3，。第一氮化铝铟镓AlxInyGa1-x-yN膜厚为5埃 100埃，0〈x〈0.3， 0^y〈0.3;本专利技术优先选择第一氮化铝铟镓的膜厚10埃 30埃，0.05 ^ x ^ 0. 2， 0 ^ y ^ 0. 15。氮化铟镓InzGa1-zN膜厚为10埃 100埃，0.1〈z〈0.4;本专利技术优 先选择氮化铟镓膜厚15埃 30埃，0.2芸z^0.3。第二氮化铝铟镓AlxInyGa1-x-yN膜厚为85埃 800埃，0<x〈0. 3， 0^y〈0.3;本专利技术优先选择第二氮化铝铟镓膜厚为100埃 600埃，0.05SX SO. 2， 0Sy^0.15。本专利技术的有益效果是在氮化物发光二极管是设有的P型限制发射层内能夠提供高浓度的电洞载子(Hole carrier),因而可以提高氮化物发光二极管元 件的发光效率，并且降低了其本身的能障高度(Barrier height),进而降低其 电阻值，增加其导电性，降低氮化物发光二极管元件的正向电压，因此本专利技术 能够应用于发光效率要求更高的用途中。附图说明图1是本专利技术实施方式的氮化物发光二极管元件的模式剖面图。 图2是本专利技术实施方式的氮化物发光二极管元件的能带示意图。 图3是本专利技术实施例的发光输出功率的曲线图。 图4是本专利技术实施例的正向电流-正向电压的曲线图(I-V Curve)。 图中IOO.蓝宝石衬底；IOI.缓冲层；102.n型层；103. 发光层104. p型限制发射层；104a.第一氮化铝铟镓；104b.氮化铟镓；104c.第二氮化铝铟镓；105. p型层；106. p型接触层；107.p欧姆电极；108.n欧姆电极；109.p焊接区(pad)电极。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是示出本专利技术一实施方式的氮化物发光二极管元件(LED元件)的结构的 模式剖面图，本实施方式的氮化物发光二极管元件具有在蓝宝石衬底100上依次 叠层下述各层的结构-(1) 由氮化镓(GaN)、氮化铝(A1N)或氮化镓铝(GaAlN)构成的缓冲层101， 其膜厚为200埃 500埃。(2) 由Si掺杂GaN构成的n型层102，其膜厚为20000埃 40000埃间。(3) 以InGaN层作为阱层、GaN层作为势垒层的多量子阱结构的发光层103; 其中阱层的膜厚为18埃 30埃，势垒层的膜厚为80埃 200埃。(4) 由掺杂了Mg的氮化铝铟镓(AlInGaN)或氮化铟镓(InGaN)所组合构成的p 型限制发射层104，其膜厚为100埃 1000埃。(5) 由氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)或氮化镓系之一构成的p型层105与 P型接触层106;其中p型层105的膜厚为1000埃 3000埃间，p型接触层106 的膜厚为50埃 200埃间。并且按下述方法形成P侧及n侧的电极，由此构成氮化物发光二极管元件。在组件的角部中用刻蚀法从P型接触层106到n型层102的部分除去，使n 型层102的一部分露出，n欧姆电极108形成在露出的n型层102上。此外，作为P侧的电极，在p型接触层106的几乎整个面上形成p欧姆电 极107、在该p欧姆电极107上的一部分上形成p焊接区(pad)电极109。本实施方式的氮化物发光二极管元件的特征是由掺杂了 Mg的氮化铝铟镓 (AlxInyGal-x-yN)或氮化铟镓(InzGal-zN，)所组合构成的p型限制发 射层1Q4，由此，能够提高氮化物发光二极管的发光效率并且降低正向电压。在本实施方式中，P型限制发射层104第一氮化铝铟镓104a (AlxInyGal —x —yN， 0.05^x^0. 2， 0^y芸0.15)的i殳i十，其目 的是减少镁原子从P型层105扩散到发光层，且由于其膜厚很薄(约10埃 30 埃)，闵而可以让电洞载子(Hole carrier)穿遂(tunneling)通过；而上述p型 限制发射层104中的氮化铟镓104b的设计为高掺杂镁的p型氮化铟镓 (InzGal-zN， 0.2^z^0.3)，氮化铟镓104b中镁的掺杂量大于1X 1019cm—3， 其目的是藉由掺杂高浓度的镁原子来提供高浓度的电洞载子(Hole carrier), 因而可以提高氮化物发光二极管元件的发光效率，比现有产品增加20% 40%的 亮度，并可降低本身的能障高度(Barrier height)进而降低其电阻值，增加 其导电性，降低发光二极管的正向电压。图2是本专利技术实施方式的氮化物发光 二极管元件的能带示意图，参考图2更有助于对本专利技术结构的清楚说明。以下，使用实施例更具体地说明本专利技术。首先，作为实施例，针对本专利技术工艺与传统的工艺(即有无本专利技术工艺的P 型限制发射层)，制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有ｐ型限制发射层的氮化物发光二极管，包含：　－蓝宝石衬底；　－由氮化物半导体分别形成的ｎ侧层和ｐ侧层；　－在ｎ侧层和ｐ侧层之间具有由氮化物半导体构成的活性层；　其特征在于：ｐ侧层由ｐ型限制发射层、ｐ型层及ｐ型接触层 依次层叠构成；ｐ型限制发射层是由第一氮化铝铟镓、氮化铟镓、第二氮化铝铟镓依次层叠构成的一复合式半导体层；ｐ型限制发射层分别与ｐ型层及ｎ侧层之上的发光层连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶孟欣，林科闯，
申请(专利权)人：厦门市三安光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]