CN114784164A - 一种GaN基发光二极管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种GaN基发光二极管结构，该GaN基发光二极管结构，包括：衬底和依次设置于衬底上的n型半导体层、发光活性层和p型半导体层；通道依次贯穿所述p型半导体层、发光活性层和部分所述n型半导体层；所述N电极设置于所述通道内，且所述N电极与所述n型半导体层多晶面连接，晶面表面为镓面。本申请中，所述通道依次贯穿所述p型半导体层、发光活性层和部分所述n型半导体层；所述N电极设置于多个所述通道内，且所述N电极与所述n型半导体层多晶面连接，由于N电极能够通过通道与n型半导体层接触，增加了N电极的接触面积，且无需减少大量的发光活性层的面积，能够保证亮度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种GaN基发光二极管结构。
背景技术
如图1和图2所示，二极管结构包括：衬底1及衬底1上依次设置的缓冲层2、n型半导体层3、发光活性层4和p型半导体层5，在生产时为了连接N电极，需要刻蚀部分型半导体层5和发光活性层4，直到裸露部分n型半导体层3，并在p型半导体层5和n型半导体层3上分别制作P电极8和 N电极9。
N电极9面积的大小影响器件的电压，为了增加N电极9需要蚀刻掉大面积的p型半导体层5及发光活性层4再在n型半导体层3上设置N电极9。特别在一些高阻值发光材料中，为了降低电压需要增大N电极9的面积，增大N电极9的面积就要减少大量的发光活性层4的面积，会影响亮度。比如深紫外GaN基发光二极管的半导体的n型半导体层3的材质为铝镓氮，电阻率更高，会更加影响亮度。
发明内容
(一)本发明所要解决的技术问题之一是：现有增大N电极的面积会影响GaN基发光二极管结构的亮度问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种GaN基发光二极管结构，包括：依次设置的n型半导体层、发光活性层和p型半导体层；
多个通道，多个所述通道依次贯穿所述p型半导体层、发光活性层和部分所述n型半导体层；
N电极，所述N电极设置于所述通道内，且所述N电极与所述n型半导体层多晶面连接，晶面表面为镓面。
根据本发明的一个实施例，所述n型半导体层包括InGaN,AlGaN的任意成分组成。
根据本发明的一个实施例，多个所述通道贯穿部分所述n型半导体层的深度不同。
根据本发明的一个实施例，所述N电极上设置有多个端部，多个端部分别穿过每个所述通道与所述n型半导体层多晶面连接。
根据本发明的一个实施例，所述通道沿所述p型半导体层的竖直方向设置。
根据本发明的一个实施例，所述通道包括相互连通的第一通道和第二通道，穿过所述p型半导体层、所述发光活性层和部分所述n型半导体层的通道为第一通道，穿过另一部分所述n型半导体层的通道为第二通道，多个所述第二通道的深度不同。
根据本发明的一个实施例，所述第一通道的直径大于所述第二通道的直径。
根据本发明的一个实施例，所述第一通道和所述第二通道的横截面为六边形或圆形。
根据本发明的一个实施例，所述N电极与所述第二通道的底面和侧面连接，从而形成多晶面连接。
根据本发明的一个实施例，所述第二通道的数量为三个，沿所述n型半导体层的长度方向多个所述第二通道的深度逐渐增大。
本发明的有益效果：本申请提供的GaN基发光二极管结构中，所述通道依次贯穿所述p型半导体层、发光活性层和部分所述n型半导体层；所述N 电极设置于多个所述通道内，且所述N电极与所述n型半导体层多晶面连接，由于N电极能够通过通道与n型半导体层接触，增加了N电极的接触面积，且无需减少大量的发光活性层的面积，能够保证亮度。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变的明显和容易理解，其中：
图1为本发明背景技术GaN基发光二极管结构的侧面结构示意图；
图2为本发明背景技术GaN基发光二极管结构的立体结构示意图；
图3为本发明实施例中一种GaN基发光二极管结构的侧面结构示意图；
图4为本发明实施例中另一种GaN基发光二极管结构的侧面结构示意图；
图5为图3中A的横截面结构示意图。
附图标记如：
1-衬底；2-缓冲层；3-n型半导体层；4-发光活性层；5-p型半导体层； 6-第一通道；7-第二通道；8-P电极；9-N电极。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图3和图5所示，本发明提供了一种GaN基发光二极管结构，包括：依次设置的n型半导体层3、发光活性层4和p型半导体层5；多个通道，多个通道依次贯穿p型半导体层5、发光活性层4和部分n型半导体层3；N 电极9，N电极9设置于多个所述通道内，且N电极9与n型半导体层3多晶面连接，晶面表面为镓面。n型半导体层3设置于衬底1上。
具体地，N电极9设置于多个通道内，且N电极9与n型半导体层3多晶面连接，深通道多晶面接触增加了N电极9与n型半导体层3的接触面积，多个通道能够实现电流更加均匀分布注入。且不需要牺牲发光活性层4，无需减少大量的发光活性层4的面积，能够保证亮度。P电极8可以按常规方式设置，如设置在p型半导体层5上。
由于外延缺陷，刻蚀掉外延材料设置较深的通道能够减小材料对深GaN 基光的吸收。
如图4所示，根据本发明的一个实施例，所述n型半导体层包括 InGaN,AlGaN的任意成分组成。多个所述通道贯穿部分所述n型半导体层3 的深度不同。
具体地，多个通道沿p型半导体层5的水平方向布设。设置多个通道同时设置多个N电极9，能够更多的增加N电极9与n型半导体层3的接触面。
根据本发明的一个实施例，N电极9上设置有多个端部，多个端部分别穿过每个通道与n型半导体层3多晶面连接。
具体地，设置在多个通道内的N电极9可以为一个。
根据本发明的一个实施例，通道沿p型半导体层5的竖直方向设置。
具体地，采用垂直结构，不需要牺牲较多的发光活性层4，能够保证亮度。
根据本发明的一个实施例，GaN基发光二极管结构还包括缓冲层2，缓冲层2设置于衬底1与n型半导体层3之间。
具体地，如设置缓冲层2，缓冲层2材料为与衬底1晶格匹配的材料，如，缓冲层2可以是AlN层或者AlGaN层。
根据本发明的一个实施例，通道包括相互连通的第一通道6和第二通道 7，穿过p型半导体层5、发光活性层4和部分n型半导体层3的通道为第一通道6，穿过另一部分n型半导体层3的通道为第二通道7，多个第二通道7 的深度不同。
具体地，多个第二通道7的深度不同，能够实现电流更加均匀分布注入。第一通道6的直径大于第二通道7的直径，能够增加N电极9与n型半导体层3的接触面积，通过第二通道7的N电极9与n型半导体的底面和侧面连接，形成良好接触，有利于电阻减小，能够更好的降低电压。
根据本发明的一个实施例，第一通道6和第二通道7的横截面为六边形或圆形。
具体地，第二通道7的横截面为六边形，第一通道6的横截面为圆形或六边形。由于GaN是六方晶系结构，通过黄光光刻板的设计调节，第二通道 7的横截面为六边形，可以结合干蚀刻调节各个晶面的露出量，进一步控制接触。
根据本发明的一个实施例，N电极9与第二通道7的底面和侧面连接，从而形成多晶面连接。
具体地，底面和侧面两个面的多晶面连接为三维接触。
根据本发明的一个实施例，所述第二通道7的数量为三个，沿所述n型半导体层3的长度方向多个所述第二通道7的深度逐渐增大。也可以是位于中间的所述第二通道7的深度小于其他两个所述第二通道7的深度。
根据本发明的一个实施例，衬底1的材质为蓝宝石或者铝氮。
高组分的Al-GaN的LED开发，N型的Al-GaN电阻较大，常规的N电极 9接触都是在n型AlGaN的平面接触，为了降低N电极9的电阻，可以直接增大N电极9的接触面积，但需要牺牲发光层，常规的改进技术都是改善接触电阻；本申请提供的GaN基发光二极管结构引入挖通道增加接触，干蚀刻外延露出部分n型AlGaN后，通过进一步增加黄光工艺，并结合蚀刻工艺设计来进行加工，在露出的n型AlGaN上，制作多通道的深孔n型AlGaN，与N电极9材料形成多晶面接触；特别是可以通过GaN六方晶系中不同晶面的蚀刻速率不同，不同晶面对金属的接触电阻也不同，也根据接触面积分解形成多个并联接触。增加N电极9的接触面积，电流在N电极9的注入从二维转向三维注入；特别是对n-AlGaN高电阻材料，避免了大面积刻蚀发光活性层4，保证了整个GaN基发光二极管的亮度。
综上，本申请提供的GaN基发光二极管结构中，通道依次贯穿p型半导体层5、发光活性层4和部分n型半导体层3；N电极9设置于通道内，且N 电极9与n型半导体层3多晶面连接，由于N电极9能够通过通道与n型半导体层3接触，增加了N电极9的接触面积，且无需减少大量的发光活性层 4的面积，能够保证亮度。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GaN基发光二极管结构，其特征在于，包括：
依次设置的n型半导体层、发光活性层和p型半导体层；
多个通道，多个所述通道依次贯穿所述p型半导体层、发光活性层和部分所述n型半导体层；
N电极，所述N电极设置于所述通道内，且所述N电极与所述n型半导体层多晶面连接，晶面表面为镓面。
2.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述n型半导体层包括InGaN,AlGaN的任意成分组成。
3.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：多个所述通道贯穿部分所述n型半导体层的深度不同。
4.根据权利要求3所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述N电极上设置有多个端部，多个端部分别穿过每个所述通道与所述n型半导体层多晶面连接。
5.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述通道沿所述p型半导体层的竖直方向设置。
6.根据权利要求1所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述通道包括相互连通的第一通道和第二通道，穿过所述p型半导体层、所述发光活性层和部分所述n型半导体层的通道为第一通道，穿过另一部分所述n型半导体层的通道为第二通道，多个所述第二通道的深度不同。
7.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述第一通道的直径大于所述第二通道的直径。
8.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述第一通道和所述第二通道的横截面为六边形或圆形。
9.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述N电极与所述第二通道的底面和侧面连接，从而形成多晶面连接。
10.根据权利要求6所述的GaN基发光二极管结构，其特征在于：所述第二通道的数量为三个，沿所述n型半导体层的长度方向多个所述第二通道的深度逐渐增大。
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