[實用新型]LED外延結構

有效

• 申請號: 201520455987.6
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN204809247U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 馮猛;陳立人;劉恒山
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本實用新型涉及半導體發光器件技術領域，尤其涉及一種LED外延結構。

背景技術

LED照明燈是利用第四代綠色光源LED做成的一種照明燈具。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。

如圖1所示，現有技術的藍白光LED的外延結構從下往上依次包括襯底300、緩沖層301、非故意摻雜GaN層302，N型GaN層303，InGaN/GaN量子阱層304，電子阻擋層305，p型GaN層306，接觸層307。而后利用ICP工藝對外延結構表面的部分區域進行刻蝕，直至露出N型GaN層303，并于該露出區域處形成n電極400，作為負極，在其余的外延結構表面沉積p電極401作為正極。在LED芯片的正負電極上施加一個電場，從正極流入的空穴和從負極流入的電子，在InGaN/GaN量子阱層304中復合轉化為光子。

由于半導體層與金屬電極的接觸電阻通常很高，電流通常會尋找最短路徑通過InGaN/GaN量子阱層304而流向正極，實際情況下，只有電流所流經的最短路徑區域才會發光；此外，因局部電流密度過大，使得驅動電壓升高。因此，如何做好電流擴散，解決局部電流擁堵，是LED芯片設計中極為關鍵的一個問題。

參圖1，當前LED芯片廠最為通用的技術是在外延結構的最上層形成低電阻系數的窗戶層（windowlayer）、采用SiO₂或者Si₃N₄作為擴散阻隔層402，采用ITO308作為透明導電電極，達到增強電流擴展，提高發光效率。但是，由于擴散阻隔層402的存在，使得LED器件P焊盤周圍的ITO擴展電極的厚度變薄，這增加了ITO擴展電極的體電阻和接觸電阻、且P焊盤周圍阻隔層邊界處最薄的ITO擴展電極也最容易被靜電所擊穿，使得LED芯片驅動電壓增加，還降低芯片的可靠性。

中國專利（CN104538515A）公開了一種通過離子注入工藝在P型外延層的預定區域中形成高阻態阻擋層以達到擴展阻隔層的作用。然而，不管采用何種方法，都需要復雜的芯片工藝，延長了芯片的制作周期，增加成本，繁雜的芯片制程也會對外延結構表面有一定程度的傷害，從而影響最終LED芯片的光電性能和良率。

中國專利（CN101494262A）公開了一種通過直接在p型GaN上增加p型AlInGaN寬能隙層和p型AlInGaN窄能隙層的p型三維電子云結構以達到正極導入電流可平均分散的作用。但是，這種方法會導致另外一個非常嚴重的問題，采用過多的雜原子(In,Al,Mg等)對GaN材料進行摻雜，破壞了GaN的晶格，影響晶體質量，造成的晶體缺陷以及在長晶過程中引入的C雜質會導致嚴重的吸光，降低外部發光效率（EQE）。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種LED外延結構。

為了實現上述目的之一，本實用新型一實施方式提供一種LED外延結構，所述LED外延結構從下向上依次包括襯底，N型GaN層，InGaN/GaN量子阱層，電子阻擋層，P型GaN層，接觸層；所述P型GaN層和所述接觸層之間還生長有空穴擴展層。所述的空穴擴展層在LED器件中起到幫助電流擴展的作用，解決電流擁堵的問題。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述空穴擴展層為Al_xGa_(1-x)N層。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述Al_xGa_(1-x)N層為非故意摻雜的Al_xGa_(1-x)N層。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述Al_xGa_(1-x)N層中x的取值范圍為0.05~0.20。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述Al_xGa_(1-x)N層中x的取值范圍為0.08~0.15。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述Al_xGa_(1-x)N層的厚度范圍為10~40nm。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述Al_xGa_(1-x)N層的厚度范圍為20~30nm。

作為本實用新型一實施方式的進一步改進，所述襯底及所述N型GaN層之間由下而上還依次包括緩沖層及非故意摻雜GaN層。