專利名稱：一種高亮度碳化硅外延發光二極管的制作方法
技術領域：
本發明屬于半導體技術領域，特別涉及一種高亮度碳化硅外延發光二極管。
背景技術：
半導體發光二極管應用日益廣泛，特別是在照明方面有取代白熾燈和熒光燈的趨勢，但是目前還面臨一些技術上的問題，特別是光取出效率比較低。這導致了發光二極管的亮度不足等缺陷。近年來，為了提高發光二極管的亮度，發展了垂直結構的發光二極管，相對于正裝結構的發光二極管來說，垂直結構的發光二極管諸多優點。垂直結構發光二極管的兩個電極分別處于發光二極管的兩側，電流幾乎全部垂直流過外延層，沒有橫向流動的電流，因此電流分布均勻，產生的熱量相對較少。并且由于垂直結構的兩個電極處于兩側，因此出光過程中不會受到同側電極的阻擋，其出光效率更高。現在較為常見的發光二極管是在藍寶石襯底上依次形成GaN緩沖層、η型摻雜的GaN層、InGaN/GaN多量子阱、p型摻雜的AlGaN層和p型摻雜的GaN層、η型歐姆接觸層，在襯底下具有P型歐姆接觸層，這種結構存在以下明顯缺點:由于纖鋅礦結構的GaN總是沿著
或者
方向垂直于襯底生長，而這兩個方向恰恰是極性軸方向，因此GaN基材料會表現出強烈的晶格極化，這導致InGaN/GaN多量子阱區強烈的極化效應。而且，面對日益小型化的電子設備而言，現有的這種結構的發光二極管的發熱量日益無法滿足小型化電子設備的需求。與一般的二極管相比，碳化硅(SiC)基二極管的優勢在于讓設計工程師可以考慮降低電源二極管的最大額定電流，使用尺寸更小的二極管，而不會降低可用功率。在通常配有散熱器的大功率電源產品中，新二極管可以使這些器件更小，電源供應更緊湊，功率密度變得更高，可以提高開關頻率，使其它元器件如濾波電容和電感變得更小，成本更低廉，功耗更低。碳化硅(SiC)技術之所以能夠提供這些優點，是因為在正常導通期間，碳化硅二極管不會累積反向恢復電荷。當一個傳統的雙極硅二極管關斷時，必須在二極管結附近的電荷載流子群之間進行重新整合，以驅散累積的反向恢復電荷。在重新整合期間出現的電流叫做反向恢復電流。當與相關的半導體電源開關上的電壓結合時，這個不需要的電流會產生熱量，從開關上排散出去。通過消除反向恢復電荷，碳化硅二極管在電路板的功耗比傳統二極管低很多，這有助于提高電路板的能效，降低散熱量。因而SiC二極管的適用溫度范圍就會更廣。
發明內容
本發明針對現有技術的問題，提出了一種量子阱材料交替變化的發光二極管結構，通過這種量子阱材料 交替變化的結構，增強了對電子和空穴的限制作用，有效提高了發光二極管的發光效率，從而有效提高發光二極管的亮度，并且考慮到電子設備的小型化，本發明還在提高亮度的基礎上，考慮到采用碳化硅作為二極管的外延襯底，從而降低發光二極管的功耗，減少其發熱量。首先對本發明所采用的“上”、“下”進行定義，在本發明中，通過參照附圖，本發明所述的“上”為附圖中面向附圖時垂直向上的方向。本發明所述的“下”為附圖中面向附圖時垂直向下的方向。本發明提出的發光二極管結構為:自下往上依次為η型電極、硅襯底、碳化硅外延層、低溫緩沖層、η型摻雜的Alatl5Ina Jaa9N層、交替形成的超晶格結構的n_Al0.05In0.05Ga0.9N/n-A10.05In0.05Ga0.9Ρ 多星子講層、ρ 型慘雜的 AlGaN 層、ρ 型慘雜的Al0.1ln0.05Ga0.85Ν 層、交替形成的超晶格結構的 p_Al0.05In0.!Ga0.85N/p_A10.05In0.!Ga0.85Ρ 多量子阱層，透明金屬層以及P型電極。其中，交替形成的n_Al0.05In0.05Ga0.9N/n_A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inatl5Gaa9N多量子阱層，然后在該I1-Alatl5Inatl5Gaa9N多量子阱層上形成n-A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期；其中，交替形成的超晶格結構的P-Al0.05In0.Aa0.85N/p_A10.05In0.^a0.85P多量子阱層的具體結構為:先形成P-Alatl5InaiGaa85N多量子阱層，然后在該P-Alatl5InaiGaa85N多量子阱層上形成P-AIatl5InaiGaa85P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期；
附圖1為本發明提出的發光二極管結構示意圖。
具體實施例方式實施例1參見圖1，本發明提出的發光二極管結構為:自下往上依次為η型電極11、硅襯底1、碳化硅外延層2、低溫緩沖層3、η型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4、交替形成的超晶格結構的 I1-Alaci5Inatl5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P 多量子阱層 5、ρ 型摻雜的 AlGaN 層 6、ρ 型摻雜的AlaiInatl5Gaa85N 層 7、交替形成的超晶格結構的 p-Al0.05In0.^a0.85N/p-A10.05In0.^a0.85Ρ 多量子阱層8，透明金屬層9以及ρ型電極10。其中，透明金屬層9為ITO層。其中，交替形成的I1-Alaci5Inatl5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層5的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inatl5Gaa9N多量子阱層，然后在該I1-Alatl5Inatl5Gaa9N多量子阱層上形成n-A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期；與多量子阱層5類似，多量子阱層8同樣采用交替形成的結構，該交替形成的超晶格結構的P-Ala Cl5Ina !Ga0.85N/p-A10.05In0.Aaa 85P多量子阱層8的具體結構為:先形成P-Ala 05In0.Aaa 85N多量子阱，然后在該ρ_Α1α 05In0.^a0.85Ν多量子阱層上形成P-AIatl5InaiGaa85P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期；實施例2下面介紹本發明的優選實施例，該優選實施例為本發明提出的發光二極管結構中，亮度最優的結構。參見圖1， 本發明提出的發光二極管結構為:自下往上依次為η型電極11、硅襯底1、碳化硅外延層2、低溫緩沖層3、n型摻雜的Alatl5Inatl5Gaa9N層4、交替形成的超晶格結構的 I1-Alaci5Inatl5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P 多量子阱層 5、ρ 型摻雜的 AlGaN 層 6、ρ 型摻雜的AlaiInatl5Gaa85N 層 7、交替形成的超晶格結構的 p-Al0.05In0.^a0.85N/p-A10.05In0.^a0.85Ρ 多量子阱層8，透明金屬層9以及ρ型電極10。其中，透明金屬層9為ITO層。其中，交替形成的I1-Alaci5Inatl5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P多量子阱層5的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inatl5Gaa9N多量子阱層，然后在該I1-Alatl5Inatl5Gaa9N多量子阱層上形成n-A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成15個周期；與多量子阱層5類似，多量子阱層8同樣采用交替形成的結構，該交替形成的超晶格結構的P-Ala Cl5Ina !Ga0.85N/p-A10.05In0.Aaa 85P多量子阱層8的具體結構為:先形成P-Ala 05In0.Aaa 85N多量子阱，然后在該ρ_Α1α 05In0.^a0.85Ν多量子阱層上形成P-AIatl5InaiGaa85P多量子阱層，以該兩層作為一個周期，共形成15個周期；至此，上述描述已經詳細的說明了本發明的發光二極管結構，相對于現有的發光二極管，本發明提出的結構能夠大幅·度提高發光亮度，并且能夠降低公函。前文的描述的實施例僅僅只是本發明的優選實施例，其并非用于限定本發明。本領域技術人員在不脫離本發明精神的前提下，可對本發明做任何的修改，而本發明的保護范圍由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種高亮度碳化硅外延發光二極管，其結構為:自下往上依次為η型電極(11)、硅襯底(I)、碳化硅外延層(2 )、低溫緩沖層(3 )、η型摻雜的Ala Cl5Intl.05Ga0.9N層(4 )、交替形成的超晶格結構的 I1-Alatl5Inaci5Gaa9NA1-AIaci5Inaci5Gaa9P 多量子阱層(5)、p 型摻雜的 AlGaN層(6)、P型摻雜的AlaiIna^aa85N層(7)、交替形成的超晶格結構的P-Ala JnaiGaa85N/P-A10.05In0.!Ga0.85P多量子阱層(8 )，透明金屬層(9 )以及p型電極(10 )。
2.如權利要求1所述的發光二極管，其特征在于: 其中，交替形成的n-Ala 05In0.05Ga0.9N/n-A10.05In0.05Ga0.9P多量子阱層(5)的具體結構為:先形成I1-Alaci5Inatl5Gaa9N多量子阱層(501)，然后在該I1-Alatl5Inatl5Gaa9N多量子阱層(501)上形成η-ΑΙα(ι5ΙηαCl5Gaa9P多量子阱層(502)，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期，優選為15個周期。
3.如權利要求1或2所述的發光二極管，其特征在于: 其中，交替形成的超晶格結構的P-Ala Cl5Intl.Aaa 85N/p-A10.05In0.^a0.85P多量子阱層(8 )的具體結構為:先形成P-Al0.Q5InQ.!Ga0.85N多量子阱層(801 )，然后在該p_Al0.05In0.85N多量子阱層(801)上形成P-AIatl5InaiGaa85P多量子阱層(802)，以該兩層作為一個周期，共形成10-20個周期， 優選為15個周期。
全文摘要
本發明公開了一種高亮度碳化硅外延發光二極管，自下往上依次為n型電極(11)、硅襯底(1)、碳化硅外延層(2)、低溫緩沖層(3)、n型摻雜的Al0.05In0.05Ga0.9N層(4)、交替形成的超晶格結構的n-Al0.05In0.05Ga0.9N/n-AI0.05In0.05Ga0.9P多量子阱層(5)、p型摻雜的AlGaN層(6)、p型摻雜的Al0.1In0.05Ga0.85N層(7)、交替形成的超晶格結構的p-Al0.05In0.1Ga0.85N/p-AI0.05In0.1Ga0.85P多量子阱層(8)，透明金屬層(9)以及p型電極(10)。
文檔編號H01L33/32GK103236478SQ20131006466
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者童小春 申請人:溧陽市宏達電機有限公司