[發明專利]一種大功率發光晶體管及其制備方法

無效

• 申請號: 200810028447.4
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN101290960A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 郭志友;趙華雄;孫慧卿;曾坤;高小奇;張建中;范廣涵
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種金屬半導體場效應發光晶體管，可以獲得發光特性和電學特性，屬于半導體技術領域。

背景技術

超高亮度發光二極管和晶體管的成熟技術及原理，利用發光二極管進行半導體照明逐漸成為可能，隨著應用領域的不斷擴大對發光二極管(LED)進行控制十分必要。LED的應用大趨勢是在半導體照明領域，研發各類照明燈具是研究的熱點，現在主要采用電流通斷的方法對大功率器件進行控制，這樣使大功率發光二極管在一些場合受到限制。目前情況下制造的LED燈具的控制電路部分價格比較高，而且目前主要采用的控制350mA電流的電源電路器件比較貴，因此制造LED燈具的控制電路部分價格比較高，導致LED應用成本變高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電流可控的大功率發光晶體管，本發明是在發光二極管的基礎上增加一個柵極區，從而使電流可控。

本發明的另一個目的在于提供一種上述大功率發光晶體管的制備方法。

本發明的一種大功率發光晶體管，如圖1所示，第一高濃度n型層10旁依次為低濃度n型層9和第二高濃度n型層6，低濃度n型層9與第二高濃度n型層6的上面覆蓋著本征層5，第一高濃度n型層10和本征層5上面覆蓋著第三高濃度n型層4，第三高濃度n型層4上面依次生長著量子阱層3和p型層2，p型層2上設置著漏極1，低濃度n型層9下面設置著柵極8，第二高濃度n型層6下面設置著源極7。

上述大功率發光晶體管的制備方法，包括以下步驟：

(a)在襯底上生長緩沖層，在緩沖層上生長高摻雜形成的n型層；

(b)高摻雜形成的n型層上刻出凹槽，在整個外延片表面進行二次生長一層低摻雜n型層；通過刻蝕，只保留槽中的低摻雜n型層；從而形成第一高濃度n型層10旁依次為低濃度n型層9和第二高濃度n型層6的結構；

(c)繼續生長一層本征層，刻蝕掉第一高濃度n型層10上的本征層，留下低濃度n型層9和第二高濃度n型層6上的本征層5；

(d)繼續生長高摻雜濃度的n型層4，然后刻蝕掉高出部分，使其平整；

(e)繼續生長量子阱層3；

(f)在量子阱層上生長p型層2；

(g)利用激光剝離的方法除去襯底并刻蝕掉緩沖層；

(h)在p型層2上面制作漏極1，在低濃度n型層9下面制作柵極8，在第二高濃度n型層6下面制作源極7。

本發明在量子阱結構的發光二極管器件基礎上增加一個柵極來達到對電流的控制作用，應用激光剝離技術或研磨等技術去掉襯底，利用金屬半導體接觸形成場效應柵極，并把柵極和源極做在了器件的背面。

本發明的發光晶體管具有垂直和水平結構。在水平控制結構中，第一高濃度n型層(源區)，作為電子發射區，源極電極為歐姆接觸；漏區為p型層，作為空穴發射區，漏極電極為歐姆接觸；柵區為低濃度n型層，作為溝道控制區，柵極電極為肖特基接觸。垂直發光結構中，有源區采用III-V族化合物半導體材料的多量子阱結構，用做發光；本征層隔離第三高濃度n型層與柵區和源區。

本發明的特點是在普通發光二極管的基礎上增加一個柵極從而起到控制電流的作用，剝離了襯底因此有很好的散熱性能，把源極和柵極做在了器件的背面因此有很大的發光面積。

本發明適用GaN、GaAlInP系材料，GaN材料發光顏色為綠色、藍色，GaAlInP材料為紅色、橙色、黃色。

附圖說明

圖1是本發明的大功率發光晶體管的結構示意圖；

圖2是本發明制備方法中刻槽的示意圖；

圖3是本發明制備方法中在本征層及第一高濃度n型層上生長第三高濃度n型層的示意圖；

圖4是本發明制備方法中使第三高濃度n型層平整的示意圖；

圖5是本發明制備方法中在第三高濃度n型層上繼續生長量子阱層和p型層的示意圖；

圖6是本發明制備方法中剝離掉襯底和緩沖層的示意圖；

圖7是圖1的俯視圖；

圖8是圖1的仰視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步地說明。

實施例1

一種大功率發光晶體管的制備方法，包括以下步驟：

1、如圖2所示，在藍寶石襯底13上生長2.0mm厚的在GaN緩沖層12，在緩沖層12上生長高摻雜Si(Si：10¹⁹cm^-3)形成的n型GaN層，作為電子發射區，生長溫度約為1050度，厚度為3mm，禁帶寬度為3.4eV；