[發明專利]包括遞變區域的半導體發光器件

有效

• 申請號: 201510975027.7
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN105355746B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: P.N.格里洛特;R.I.阿爾達茨;E.I.陳;S.薩利姆
• 申請（專利權）人: 飛利浦拉米爾德斯照明設備有限責任公司;皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01L33/30
• 分類號: H01L33/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 于非凡;景軍平

一個或多個遞變組份的區域被包括在III?P發光器件中以減小與器件中的界面關聯的V_f。根據本發明的實施例，半導體結構包括布置在n型區域和p型區域之間的III?P發光層。遞變區域布置在p型區域和GaP窗口層之間。鋁組份在遞變區域中是遞變的。遞變區域可具有至少150nm的厚度。在一些實施例中，除了p型區域和GaP窗口層之間的遞變區域，鋁組份還在布置在蝕刻停止層和n型區域之間的遞變區域中是遞變的，或者替代p型區域和GaP窗口層之間的遞變區域，鋁組份在布置在蝕刻停止層和n型區域之間的遞變區域中是遞變的。

背景技術

相關技術描述

作為要求低功耗、小尺寸以及高可靠性的光源，發光二極管（LED）在許多應用中被廣泛接受。在可見光譜的黃-綠色到紅色區域發射光的能量高效的二極管含有由AlGaInP合金形成的有源層。圖1和2示出常規透明襯底（TS）AlGaInP LED的制作。在圖1中，例如1000?的n-In_0.5Ga_0.5P層的蝕刻停止層12生長在半導體襯底10之上，該半導體襯底典型地為GaAs。包括均布置成雙異質結配置的下約束層、至少一個(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP有源層和上約束層的器件層14生長在蝕刻停止層12之上，接著是可選的厚（例如，厚度介于5μm和100μm之間）的窗口層16，該窗口層經常為通過氣相外延生長的p型GaP。約束層是由透明半導體制成并提高LED的內量子效率，該內量子效率定義為有源層中復合和發光的電子-空穴對的比例。窗口層16也是透明半導體，增大電流跨過有源層的擴展并提高LED的內量子效率和提取效率。發光區域可由單個厚的均勻組份層組成或者由一系列薄的阱和壘組成。

GaAs作為生長襯底是優選的，因為它晶格匹配到其組份有利于形成在可見光譜的黃-綠色到紅色區域發光的LED的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP，其中y~0.5。由于GaAs是吸收性的（absorbing），典型地它被移除以及用透明襯底18替代，如圖2所說明的。圖1中所示的GaAs襯底10是通過蝕刻來移除，該蝕刻對GaAs的蝕刻速率遠快于對蝕刻停止層12的蝕刻速率。通常通過在提升的溫度下對結構退火同時施加單軸力，典型地為n型GaP的透明襯底18被晶片結合到外延結構（圖2中的蝕刻停止層12）的下表面。隨后使用適合于p型外延GaP陽極和n型晶片結合的GaP陰極的常規金屬接觸和芯片制作技術，從該結合的晶片來加工LED芯片。

這里使用的“AlGaInP”和“III-P”可以指鋁、鎵、銦和磷的任意二元、三元或四元合金。

發明內容

一個或多個遞變組份的區域被包括在III-P發光器件中以減小與器件中的界面關聯的V_f。根據本發明的實施例，半導體結構包括布置在n型區域和p型區域之間的III-P發光層。遞變區域布置在p型區域和GaP窗口層之間。在遞變區域中鋁組份是遞變的。在一些實施例中，遞變區域具有至少150nm的厚度。在一些實施例中，除了p型區域和GaP窗口層之間的遞變區域，鋁組份還在布置在蝕刻停止層和n型區域之間的遞變區域中是遞變的，或者替代p型區域和GaP窗口層之間的遞變區域，鋁組份在布置在蝕刻停止層和n型區域之間的遞變區域中是遞變的。

在一些實施例中，遞變區域被劃分為具有不同遞變分布(grading profile)的多個區域。例如，在第一區域中，鋁組份可以從p型區域中的鋁組份遞變到發光層中的鋁組份。在第二區域中，鋁組份可以從發光層中的鋁組份遞變到零。

附圖說明

圖1說明生長在吸收性的襯底之上的現有技術的AlGaInP LED器件結構。

圖2說明現有技術的透明襯底的AlGaInP LED。

圖3為AlGaInP約束層和GaP窗口層之間的界面的能帶圖。