[發明專利]氮化物半導體LED

有效

• 申請號: 200910172051.1
• 申請日: 2005-07-06
• 公開（公告）號: CN101656288A
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 李昔憲
• 申請（專利權）人: LG伊諾特有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 顧晉偉;王春偉

本申請是申請日為2005年7月6日、申請號為200580039804.1、 發明名稱為“氮化物半導體LED及其制造方法”的中國專利申請的分 案申請。

技術領域

本發明涉及氮化物半導體發光二極管(LED)及其制造方法。

背景技術

通常，GaN-基氮化物半導體被應用于藍綠發光二極管(LED) 的光學器件和作為高速開關和高功率器件例如MESFET和HEMT 的電子器件。特別地，藍綠LED被大規模生產，并且其全球銷量正 在呈指數增長。

這種GaN-基氮化物半導體發光二極管主要生長在藍寶石襯底或 SiC襯底上。接著，在藍寶石襯底或SiC襯底上于低生長溫度下生 長多晶Al_yGa_1-yN薄膜作為緩沖層。之后，在高溫下在緩沖層上形成 未摻雜的GaN層、硅(Si)摻雜的N-GaN層或具有其組合結構的 N-GaN層。在GaN層上形成鎂(Mg)摻雜的P-GaN層以完成氮化 物半導體發光二極管。發光層(多量子阱結構的有源層)夾在N-GaN 層和P-GaN層之間。

P-GaN層通過在其晶體生長中摻雜鎂(Mg)原子而形成。摻雜 的Mg原子應該替代鎵(Ga)，由此使GaN層能夠用作P-GaN層， 但是其與從載氣和源釋放的氫氣結合，從而在GaN結晶層中形成 Mg-H組合物并成為具有約10MΩ的高電阻的材料。

因此，為了在形成PN結發光二極管之后分離Mg-H組合物和用 鎵(Ga)替代Mg原子，需要后續活化過程。然而，該發光二極管 的缺點在于在活化過程中對發光有貢獻的載流子數目為約10¹⁷/cm³， 這大大低于10¹⁹/cm³以上的Mg原子濃度，因此很難形成電阻接觸。

為了改善這一缺點，提出一種使用極薄的抗透射金屬材料來降低 接觸電阻的方法，由此提高電流注入的效率。然而，用于降低接觸 電阻的薄抗透射金屬通常具有約75％到80％的光透射率，其余成為 損失。此外，為了提高內部量子效率，如果不改進發光二極管的設 計以及發光層和P-GaN層的結晶度，則在氮化物半導體自身的晶體 生長中對于提高光輸出存在限制。

此外，在上述發光二極管的結構中，當對N-GaN層和P-Gan層 施加偏壓電壓時，電子和空穴被注入N-型和P-型氮化物半導體層中， 并在發光層中重新結合，由此發光。在此，缺點在于發光二極管發 射的光在P-GaN層和接觸層的邊界處再次被部分反射回內部，由此 降低光輸出。

發明內容

技術問題

本發明的目的是提供一種具有在結晶度、光輸出和可靠性上得到 改善的有源層的氮化物半導體發光二極管及其制造方法。

技術方案

為了實現這些和其它優點并符合本發明的目的，如所具體而廣泛 描述的，提供一種氮化物半導體發光二極管，包括：襯底；形成在 所述襯底上的緩沖層；形成在所述緩沖層上的In-摻雜的GaN層； 形成在所述In-摻雜的GaN層上的第一電極層；形成在所述第一電 極層上的In_xGa_1-xN層；形成在所述In_xGa_1-xN層上的有源層；形成 在所述有源層上的第一P-GaN層；形成在所述第一P-GaN層上的 第二電極層；部分突出在所述第二電極層上的第二P-GaN層；和形 成在所述第二P-GaN層上的第三電極層。

所述第二和第三電極層利用其銦含量順序變動的超梯度(super grading)In_xGa_1-xN層、InGaN/InGaN超晶格結構層、或 InGaN/AlInGaN超晶格結構層形成。

第二電極層和/或第三電極層還具有被施加偏壓電壓的透明電 極。

所述透明電極由透明金屬氧化物或抗透射金屬形成，并且選自氧 化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銥(IrO_x)、氧化釕(RuO_x)、 氧化鎳(NiO)和含鎳的金(Au)合金。