LED外延結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括：襯底，所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反，還包括：透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。本發(fā)明專利技術(shù)提高了LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及LED
，特別涉及LED外延結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
自GaN基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)研制成功，LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度和白光發(fā)光效率不斷提高。LED光源被認(rèn)為是下一代進(jìn)入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)光源，因此得到廣泛關(guān)注。現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)包括:藍(lán)寶石襯底10 ;緩沖層11，位于所述藍(lán)寶石襯底10上；第一半導(dǎo)體層12，位于所述緩沖層11上，所述第一半導(dǎo)體層12為N型GaN ;多量子阱層13，位于所述N-GaN層12上；第二半導(dǎo)體層14，所述第二半導(dǎo)體層14的材質(zhì)為P型GaN ; ITO層15，位于所述第二半導(dǎo)體層14上；第一導(dǎo)電電極16，與第一半導(dǎo)體層12電連接；第二導(dǎo)電電極17，與ITO層15電連接。通常，為了將現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)封裝制作形成LED芯片，通常，ITO層15上還會覆蓋氧化硅等封裝材料層(圖中未示出)。利用現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的量子效率偏低，有待進(jìn)一步的提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例解決的問題是提供了一種LED外延結(jié)構(gòu)提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率。為了提高現(xiàn)有LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率，本專利技術(shù)提供一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括:襯底，所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反，還包括:透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。可選地，所述透明粗化層的一個(gè)表面為粗糙的表面，所述一個(gè)表面為該透明粗化層的上表面。可選地，還包括:第三半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與透明粗化層之間，所述第三半導(dǎo)體層作為LED外延結(jié)構(gòu)的電流擴(kuò)展層，所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型與所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間。可選地，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0.8 1.2倍。可選地，還包括:封裝材料層，位于所述透明粗化層上，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與所述封裝材料層的折射率之間。可選地，所述封裝材料層的材質(zhì)為氧化硅、環(huán)氧樹脂或者兩者構(gòu)成的復(fù)合材料。可選地，所述透明粗化層的折射率范圍為1.6 2.1。可選地，所述透明粗化層的材質(zhì)為氧化錫銦、氧化鋅、氧化鋁鋅或者上述材料中的至少兩種構(gòu)成的復(fù)合材料。可選地，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型和第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為N型，所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為P型。可選地，還包括:第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與所述第三半導(dǎo)體層之間。可選地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同。可選地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為P型，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第二半導(dǎo)體層的摻雜離子濃度的100倍以上。可選地，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子為Mg離子。可選地，還包括:第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與第三半導(dǎo)體層之間，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型與所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同。可選地，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為N型，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度為所述第三半導(dǎo)體層的摻雜離子的濃度的100倍以上。可選地，所述第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層的摻雜離子為Si離子。可選地，所述襯底的材質(zhì)為藍(lán)寶石、氧化鋅、碳化硅、硅或上述材料的兩種以上材料構(gòu)成的復(fù)合材料。可選地，所述第一半導(dǎo)體層的材質(zhì)為N型氮化鎵，所述第二半導(dǎo)體層的材質(zhì)為P型氮化鎵，所述第三半導(dǎo)體層的材質(zhì)為N型氮化鎵。可選地，所述透明粗化層包括兩層:低速沉積層，以較低的沉積速率形成，以提高所述低速沉積層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；高速沉積層，以較高的沉積速率形成，以使得形成的高速沉積層的上表面為粗糙的表面，所述高速沉積層形成于所述低速沉積層的上方，且所述高速沉積層的沉積速率大于所述低速沉積層的沉積速率。可選地，所述低速沉積層的厚度范圍為10 800埃，所述高速沉積層的厚度范圍為500 2000埃。可選地，所述低速沉積層的厚度小于所述高速沉積層的厚度。可選地，所述低速沉積層的沉積速率為0.5 2埃每秒，所述高速沉積層的沉積速率不小于10埃每秒。可選地，所述透明粗化層的材質(zhì)為氧化銦錫。可選地，所述透明粗化層對波長為450 475納米的光線的吸收率不超過15%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本專利技術(shù)提供的LED外延結(jié)構(gòu)包括:襯底、位于襯底上的第一半導(dǎo)體層、多量子阱層、第二半導(dǎo)體層和透明粗化層，所述透明粗化層作為光線的出光層，其折射率介于第二半導(dǎo)體層和其上方的介質(zhì)的折射率之間，并且該透明粗化層具有粗化的表面，因而減小了光線在所述粗化的表面處的全反射，提高了該透明粗化層的出光效率，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率；進(jìn)一步優(yōu)化地，本專利技術(shù)實(shí)施例在所述透明粗化層與所述第二半導(dǎo)體層之間設(shè)置第三半導(dǎo)體層，所述第三半導(dǎo)體層作為電流擴(kuò)展層，通過該第三半導(dǎo)體層使得外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流(包括第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層中的電流)的分布更加均勻，解決了第二半導(dǎo)體層的電流分布不均勻而影響LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率的問題，從而提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流的均勻性，提高了 LED外延結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率，并且，由于額外設(shè)置了該第三半導(dǎo)體層，本專利技術(shù)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了將電流擴(kuò)展層與光線出光層分離，透明粗化層無需像現(xiàn)有的ITO層一樣(現(xiàn)有的ITO層需要同時(shí)作為電流擴(kuò)展層和光線出光層)，而透明粗化層只需要作為光線出光層即可，從而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對透明粗化層的結(jié)構(gòu)和制作方法進(jìn)行改進(jìn)以提高光線透過率，而無需考慮其對擴(kuò)展電流的影響；進(jìn)一步優(yōu)化地，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0.8 1.2倍從而進(jìn)一步提高了外延結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展電流分布的均勻性；進(jìn)一步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型與第二半導(dǎo)體層或第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同從而降低了 LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；進(jìn)一步優(yōu)化地，在所述第二半導(dǎo)體層和第三半導(dǎo)體層之間設(shè)置導(dǎo)電類型相反的第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層和第二重?fù)诫s半導(dǎo)體層，在外延結(jié)構(gòu)中形成隧道結(jié)(tunnel junction),有助于進(jìn)一步降低LED外延結(jié)構(gòu)制作的LED芯片的閾值電壓；進(jìn)一步優(yōu)化地，所述透明粗化層包括以較低的沉積速率形成的低速沉積層與以較高的沉積速率形成的高速沉積層，一方面保證了透明粗化層與下方的材料層的結(jié)合的強(qiáng)度；另一方面也保證了透明粗化層的上表面為粗糙的表面。附圖說明圖1是現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)一個(gè)實(shí)施例的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)又一實(shí)施例的LED外延結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式利用現(xiàn)有的LED外延結(jié)構(gòu)的量子效率低，專利技術(shù)人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的ITO層在作為電流擴(kuò)展層的同時(shí)還作為光線出光層，現(xiàn)有的ITO層作為光線出光層的出光效率不夠高，從而影響了 LED外延結(jié)構(gòu)的外量子效率。具體地，請本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種LED外延結(jié)構(gòu)，包括：襯底，所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子阱層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反，其特征在于，還包括：透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種LED外延結(jié)構(gòu),包括:襯底,所述襯底上形成有第一半導(dǎo)體層；多量子講層，位于所述第一半導(dǎo)體層上；第二半導(dǎo)體層，位于所述多量子阱層上，所述第二半導(dǎo)體層與第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相反，其特征在于，還包括: 透明粗化層，位于所述第二半導(dǎo)體層上，所述透明粗化層用于使得光線透出，所述透明粗化層至少有一個(gè)表面為粗糙的表面以使得更多的光線透過，所述透明粗化層的折射率介于所述第二半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間以減小光線的全反射。2.如權(quán)利要求1所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層的一個(gè)表面為粗糙的表面，所述一個(gè)表面為該透明粗化層的上表面。3.如權(quán)利要求2所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括:第三半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與透明粗化層之間，所述第三半導(dǎo)體層作為LED外延結(jié)構(gòu)的電流擴(kuò)展層，所述第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型與所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與其上表面面對的介質(zhì)層的折射率之間。4.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三半導(dǎo)體層的電阻為第一半導(dǎo)體層的電阻的0.8 1.2倍。5.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括:封裝材料層，位于所述透明粗化層上，所述透明粗化層的折射率介于所述第三半導(dǎo)體層與所述封裝材料層的折射率之間。6.如權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝材料層的材質(zhì)為氧化硅、環(huán)氧樹脂或者兩者構(gòu)成的復(fù)合材料。7.如權(quán)利要求6所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層的折射率范圍為1.6 2.1。8.如權(quán)利要求1或7所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明粗化層的材質(zhì)為氧化錫銦、氧化鋅、氧化鋁鋅或者上述材料中的至少兩種構(gòu)成的復(fù)合材料。9.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型和第三半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為N型，所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型為P型。10.如權(quán)利要求3所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括:第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層與所述第三半導(dǎo)體層之間。11.如權(quán)利要求10所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一重?fù)诫s半導(dǎo)體層與所述第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型相同。12.如權(quán)利要求11所述的LED外延結(jié)構(gòu),其特征在于，所述第一重?fù)诫s半...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林翔，馬培培，陳勇，梁秉文，
申請(專利權(quán))人：光達(dá)光電設(shè)備科技嘉興有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：