[發(fā)明專利]LED結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310676275.2
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN104716239A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張旺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/06
• 分類號(hào): H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種LED結(jié)構(gòu)及其形成方法。?

背景技術(shù)

由于LED具有環(huán)保、節(jié)能、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，得到的廣泛的應(yīng)用。尤其是氮化鎵（GaN）基LED可以發(fā)出紫光、藍(lán)光等可見光中短波長(zhǎng)的光線，從而使LED固態(tài)照明在生產(chǎn)生活中大量使用成為可能。?

目前GaN基LED結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，自下而上包括襯底1、緩沖層2、本征GaN層3、n-GaN層4、多量子阱5、p-GaN層6、N電極7、P電極8等等。其中，多量子阱5由InGaN阱層a和GaN壘層b周期性地交替生長(zhǎng)形成，如圖2所示。LED發(fā)光的原理為：n-GaN提供電子，p-GaN提供空穴，電子和空穴在多量子阱5中復(fù)合發(fā)光。具體地，多量子阱5中InGaN阱層a為電子空穴復(fù)合發(fā)光區(qū)，GaN壘層b起到分隔各個(gè)阱層a的作用。?

在實(shí)際多量子阱中由于在同一的襯底依次外延生長(zhǎng)出很薄的GaN壘層和阱層InGaN，二者晶格常數(shù)不完全匹配導(dǎo)致發(fā)生晶胞畸變，進(jìn)而壓電產(chǎn)生靜電場(chǎng)，能帶發(fā)生傾斜，最終結(jié)果表現(xiàn)為電子和空穴分別聚集于量子阱的兩端。由于GaN材料本身易于形成n型半導(dǎo)體，p型摻雜比較困難，而且空穴的質(zhì)量大于電子遷移率小于電子，所以阱層中電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度，如圖3所示。因?yàn)殡娮涌昭ǚ植疾恢睾虾挖鍖又锌昭舛冗^低，所以現(xiàn)有GaN基LED的發(fā)光效率不高。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述發(fā)光效率低的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種發(fā)光效率高的LED結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種發(fā)光效率高的LED結(jié)構(gòu)的形成方法。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)，可以包括：襯底；第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層，所述第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層位于所述襯底上；第一電極，所述第一電極位于所述第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層的第一區(qū)域上；多量子阱，所述多量子阱位于所述第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上，所述多量子阱包括周期交替排列的多個(gè)阱層和多個(gè)壘層，其中，所述阱層中具有p型摻雜區(qū)，其中，當(dāng)所述第一摻雜類型為n型?時(shí)，所述p型摻雜區(qū)位于所述阱層的前端，或者，當(dāng)所述第一摻雜類型為p型時(shí)，所述p型摻雜區(qū)位于所述阱層的后端；第二摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層，所述第二摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層位于所述多量子阱上；第二電極，所述第二電極位于所述第二摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層上。?

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)，通過在阱區(qū)局部進(jìn)行p型摻雜，使阱區(qū)內(nèi)部的空穴濃度得到明顯提升，同時(shí)增加了電子與空穴的波函數(shù)分布重合概率，最終使發(fā)光效率得到提升。?

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)還可以具有如下附加技術(shù)特征：?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述p型摻雜區(qū)的厚度為所述阱層厚度的三分之二。?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述p型摻雜區(qū)的摻雜濃度為10¹⁵-10²⁰cm^-3。?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述多量子阱是通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積工藝得到的。?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述阱層材料為InGaN或AlGaN，所述壘層材料為GaN。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)的形成方法，可以包括：提供襯底；在所述襯底上形成第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層；在所述第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層的第一區(qū)域上形成第一電極；在所述第一摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上形成多量子阱，所述多量子阱包括周期交替排列的多個(gè)阱層和多個(gè)壘層，其中，所述阱層中具有p型摻雜區(qū)，其中，當(dāng)所述第一摻雜類型為n型時(shí)，所述p型摻雜區(qū)位于所述阱層的前端，或者，當(dāng)所述第一摻雜類型為p型時(shí)，所述p型摻雜區(qū)位于所述阱層的后端；在所述多量子阱上形成第二摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層；在所述第二摻雜類型氮化物半導(dǎo)體層上形成第二電極。?

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)的形成方法，通過在阱區(qū)局部進(jìn)行p型摻雜，使阱區(qū)內(nèi)部的空穴濃度得到明顯提升，同時(shí)增加了電子與空穴的波函數(shù)分布重合概率，最終使發(fā)光效率得到提升。?

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED結(jié)構(gòu)的形成方法還可以具有如下附加技術(shù)特征：?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述p型摻雜區(qū)的厚度為所述阱層厚度的三分之二。?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述p型摻雜區(qū)的摻雜濃度為10¹⁵-10²⁰cm^-3。?

在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積工藝形成所述多量子阱。?