[發明專利]一種具有P型AlInGaN接觸層的LED及其制備方法

在審

• 申請號: 201410182935.6
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN105023980A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 逯瑤;王成新;曲爽
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有P型AlInGaN接觸層的LED及其制備方法，屬于光電子技術領域。

背景技術

二十世紀九十年代初，以氮化物為代表的第三代寬帶隙半導體材料獲得了歷史性突破，科研人員在氮化鎵材料上成功地制備出藍綠光和紫外光LED，使得LED照明成為可能。1971年，第一只氮化鎵LED管芯面世，1994年，氮化鎵HEMT出現了高電子遷移率的藍光GaN基二極管，氮化鎵半導體材料發展十分迅速。

半導體發光二極管具有體積小、堅固耐用、發光波段可控性強、光效高、低熱損耗、光衰小、節能、環保等優點，在全色顯示、背光源、信號燈、光電計算機互聯、短距離通信等領域有著廣泛的應用，逐漸成為目前電子電力學領域研究的熱點。氮化鎵材料具有寬帶隙、高電子遷移率、高熱導率、高穩定性等一系列優點，因此在短波長發光器件、光探測器件以及大功率器件方面有著廣泛的應用和巨大的市場前景。

通常，LED包含n型襯底、形成于該襯底上的n型外延區以及形成于n型外延區上的p型外延區。為了便于對裝置施加電壓，陽極歐姆接觸形成于該裝置的p型區(通常為暴露的p型外延層)上，陰極歐姆接觸形成于該裝置的n型區(例如襯底或者暴露的n型外延層)上。由于GaN在高溫生長時氮的離解壓很高，很難得到大尺寸的GaN體單晶材料，目前大部分GaN外延器件還只能在其他襯底上(如藍寶石襯底)進行異質外延生長。

P型區是制造GaN基LED器件必不可少的重要環節，P-GaN結構及其外延生長方法是提高GaN基LED光取出效率的關鍵。由于難以形成導電良好的P型III族氮化物材料(例如GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN和AlInN)，P型層內電流分布的缺乏可能成為這些材料所形成LED性能的限制因素。因此，我們期望在暴露的P型層盡可能多的表面區域上形成歐姆接觸，從而引導電流穿過該裝置有源區盡可能大的區域。然而，提供大的陽極接觸從某些方面而言對裝置性能是有害的。通常期望從發光二極管提取盡可能多的光。由于陽極歐姆接觸通常包括金屬層，LED有源區內產生的光會在歐姆接觸中部分地吸收，降低了該裝置的總發光效率。在一些裝置中，我們期望在暴露的P型層上形成反射金屬層，使得通常會穿過P型層從裝置逃逸的光被反射回到裝置內，穿過襯底被提取。然而，例如鋁和銀的高反射金屬并不形成與P型氮化物材料的良好歐姆接觸。因此，通常在P型氮化物層和反射體之間提供歐姆接觸，降低歐姆接觸中的吸收成為這些裝置中關心的問題。因此，需要改善現有的歐姆接觸結構以及在P型氮化物材料上形成歐姆接觸結構的方法。

目前，國內主要LED廠家的P-GaN的比接觸電阻都僅在10^-2ohm·cm²數量級，這是因為P-GaN空穴濃度太低以及缺乏功函數足夠高的金屬所致，只有P型GaN重摻時才可形成良好的歐姆接觸。2000年，文獻“Jang?J?S，Park?S?J，Seong?T?Y?etal.Low?resistance?and?thermally?stable?Pt/Ru?Ohmic?contacts?to?p-type?GaN[J].Physica?Status?Solidi(A)Applied?Research，2000，180(1)：103-107”涉及了采用Pt/Ru與P-GaN接觸，經熱退火得到低阻2.2×10^-6ohm·cm²。Jin-Kuo?Ho等人用Ni/Au作接觸金屬，在氧氣氣氛下退火500℃，得到4×10^-6ohm·cm²的接觸比電阻(見文獻Ho?J?K，Jong?C?S，Huang?C?N?et?al.Low-resistance?ohmic?contacts?to?p-type?GaN?achieved?by?the?oxidation?of?Ni/Au?films[J].Appl.Phys.Lett.，1999，86(8)：4491-4497)。Kumakura等人在Pd/Au和P-GaN之間插入一層2nm的應變InGaN接觸層，未經任何處理就得到了相當低的接觸電阻率(見文獻Kumakura?K，Makimoto?T，Kobayashi?N.Kobayashi.Low-resistance?nonalloyed?ohmic?contact?to?P-type?GaN?using?strained?InGaN?contact?layer[J].Appl.Phys.Lett.2001，79(16)：2588-2590)。