[發明專利]LED結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201410578918.4
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN105591000A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 謝春林
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及LED(LightEmittingDiode，發光二極管)制造技術領域，具體涉及一種LED 結構及其形成方法。

背景技術

LED有長壽命，無污染，低功耗等特點，它作為一種綠色環保燈具已經在逐步推廣使 用并得到廣泛認可。目前使用的LED結構多為GaN基LED。GaN基LED中，電子的遷移 率高達300cm²/V·s，而空穴的遷移率僅有5-20cm²/V·s，同時電子的有效質量又比空穴的 有效質量小很多，所以導致電子的移動速率比空穴的移動速率快很多。另一方面，由于GaN 材料一直存在P型摻雜困難的問題，雖然采用二次退火的方式使p-GaN得到了活化，但活 化后的p-GaN空穴濃度仍只有5E17左右，而n-GaN的電子濃度可達1E19左右，所以導致 電子濃度遠大于空穴濃度。以上原因一方面導致電子存在嚴重的溢流，另一方面導致電子 與空穴在多量子阱發光層中分布嚴重不均勻，靠近p-GaN的量子阱中電子和空穴濃度高， 而靠近n-GaN的量子阱中空穴濃度非常低，載流子分布不均勻，所以發光基本只局限于多 量子阱中靠近p-GaN的1～2個量子阱以內，嚴重影響了發光效率。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的目的 在于提出一種具有電載流子復合率高、發光效率高、使用壽命長的LED結構及其形成方法。

根據本發明第一方面實施例的LED結構，可以包括：襯底；位于所述襯底之上的第一 導電類型半導體層；位于所述第一導電類型半導體層之上的多量子阱發光層，所述多量子 阱發光層包括X個量子阱，所述多量子阱發光層的頂部具有多個盲孔，所述盲孔貫穿Y個 所述量子阱，其中X和Y為正整數且X＞Y；位于所述多量子阱之上的第二導電類型半導 體層，所述第二導電類型半導體層填充所述多個盲孔；第一電極，所述第一電極與所述第 一導電類型半導體層相連；以及第二電極，所述第二電極與所述第二導電類型半導體層相 連。

根據本發明實施例的LED結構中，縮短了第二導電類型半導體層局部區域與第一導電 類型半導體層之間的距離，有利于第二導電類型載流子向下傳輸，增大了靠近第一導電類 型半導體層中的量子阱中的第二導電類型載流子的濃度。同時，第二導電類型載流子向下 傳輸過程中也會以橫向移動的方式擴散到其他量子阱。這樣使得整個多量子阱發光層中的 載流子分布更加均勻，從而提高了載流子復合率，提升LED結構的發光效率。

另外，根據本發明上述實施例的LED結構還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一個實施例中，所述X與Y的差值為1或2。這意味著多個盲孔的底部與 第一導電類型半導體層的頂部之間僅相隔1至2個量子阱，顯著縮短了第二導電類型半導 體層局部區域與第一導電類型半導體層之間的距離，有利于將第二導電類型載流子輸送到 多量子阱發光層的較深處。

在本發明的一個實施例中，所述多個盲孔的深度不同。該實施例有利于將第二導電類 型載流子橫向擴散到不同深度的量子阱中，使得第二導電類型載流子在多量子阱發光層中 的分布更加均勻，從而提高了LED結構的發光效率。

在本發明的一個實施例中，所述多個盲孔的深度相同。該實施例中，多個盲孔易于統 一地加工。

在本發明的一個實施例中，所述第二導電類型半導體層包括：輕摻雜第二導電類型半 導體子層，所述輕摻雜第二導電類型半導體子層填充所述多個盲孔；和重摻雜第二導電類 型半導體子層，所述重摻雜第二導電類型半導體子層位于所述輕摻雜第二導電類型半導體 子層之上。該實施例中，將第二導電類型半導體層劃分為輕摻雜和重摻雜的兩個子層，輕 摻雜第二導電類型半導體子層的載流子濃度更大，更有利于載流子在量子阱中的移動，同 時避免重摻雜第二類型半導體子層與多量子阱發光層之間的直接接觸，防止多量子阱發光 層中的載流子與重摻雜第二類型半導體子層的缺陷發生非輻射復合。

在本發明的一個實施例中，還包括：第一導電類型載流子阻擋層，所述第一導電類型 載流子阻擋層位于所述輕摻雜第二導電類型半導體子層與所述重摻雜第二導電類型半導體 子層之間。該實施例中的第一導電類型載流子阻擋層可以有效減少第一導電類型載流子的 溢流現象。