[發明專利]發光裝置及其制造方法

在審

• 申請號: 201810122148.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108376730A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 陳辰;宋杰;崔周源
• 申請（專利權）人: 賽富樂斯股份有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/16;H01L33/32;H01L33/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京金訊知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11554
• 代理人: 黃劍飛

本公開涉及一種發光裝置，所述發光裝置包括：氮化鎵襯底，包括沿半極性晶相生長的半極性氮化鎵晶體；第一反射結構，在氮化鎵襯底上；發光結構，在第一反射結構上；第二反射結構，在發光結構上。

技術領域

本公開涉及一種發光裝置及其制造方法。

背景技術

最近幾年，美國的加州大學圣芭芭拉分校和日本的SONY、SUMITOMO等一些氮化鎵(GaN)的研究機構和公司成功地在一些特殊的GaN半極性晶面上制備了高功率、高效率的藍、綠光發光二極管和激光二極管等。這些GaN的特殊晶面(諸如(2021)、(3031)的晶面)在高效率、低效率衰退(efficiency droop)的發光二極管(LED)以及高功率長波長激光二極管(LD)上有著極大的潛力和優勢。

現在已經有少量報道在C面GaN上成功制備了垂直腔面出光的激光器(VCSEL)。在傳統的VCSEL中的布拉格反射鏡主要采用的是AlGaN/GaN超晶格層或者不導電的介質層SiO₂/Ti₂O₅組成的反射層。對于AlGaN層，由于AlGaN的折射率與GaN的折射率差異小(最大的折射率差異只有0.15)，因此需要生長很多對AlGaN/GaN超晶格層來實現高的反射率。然而由于AlGaN和GaN的晶格失配，生長太多的AlGaN/GaN超晶格層會導致AlGaN外延生長困難，在AlGaN層中容易產生裂痕。這些裂紋會嚴重影響其器件的性能。而對于SiO₂/Ti₂O₅介質層，由于其絕緣性，使得其在作為N型導電層的布拉格反射層時需要將VCSEL結構從襯底上線剝離了再通過濺射鍍膜的方式獲得，因而導致工藝復雜。

因此如何提供一種既能夠實現晶格匹配，避免生長的困難，又能提高折射率的氮化鎵襯底制備方法和其產品成為業內所需。

發明內容

本發明旨在解決上述和/或其他技術問題并提供一種基于半極性氮化鎵襯底的發光裝置及其制造方法。

根據示例性實施例，一種發光裝置包括：氮化鎵襯底，包括沿半極性晶相生長的半極性氮化鎵晶體；第一反射結構，在氮化鎵襯底上；發光結構，在第一反射結構上；第二反射結構，在發光結構上。

氮化鎵襯底包括沿半極性晶相(2021)生長的半極性氮化鎵晶。氮化鎵襯底的層錯的數量為0。

第一反射結構包括第一分布布拉格反射結構。第一分布布拉格反射結構包括具有第一折射率的多個第一介質層和具有與第一折射率不同的第二折射率的多個第二介質層，其中，第一介質層在氮化鎵襯底上或在第二介質層上，第二介質層在第一介質層上。第一介質層為n⁺⁺型GaN層，第二介質層為n型GaN層。

第一介質層包括納米孔。第一介質層包括的納米孔的密度為10％至80％，或者納米孔的孔徑為5～100nm，優選值為10至20nm。第一介質層的第一折射率為0至2.5nm，優選值為1.5～2。

通過電化學蝕刻來形成第一介質層中的納米孔。所述發光裝置還包括在氮化鎵襯底和第一反射結構之間的導電層和隔離層，其中，導電層在氮化鎵襯底上，以在用于形成第一介質層中的納米孔的電化學蝕刻中被用作傳輸電子的介質(這里，導電層可以不是直接的電極，由于整個結構可以被放入電解液中，其中一個加電的負電極會浸入到電解液中，然后通過電解液將電子傳輸到導電層)；隔離層在導電層上并位于導電層和第一反射結構之間，以在用于形成第一介質層中的納米孔的電化學蝕刻中將導電層與電化學蝕刻所采用的溶劑隔離開。

發光結構包括：有源層，在第一反射結構上；電子阻擋層，在有源層上；隧道結層，在電子阻擋層上。