CN202977517U

CN202977517U - 一种氮化物led结构

Info

Publication number: CN202977517U
Application number: CN 201220260686
Authority: CN
Inventors: 薛进营; 曹凤凯; 刘献伟; 张宇欣; 赵明; 杨旅云; 王明辉
Original assignee: SHANGHAI SKT OPTOELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SKT OPTOELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-06-05

Abstract

本实用新型公开了一种氮化物LED结构。所述氮化物LED结构，在衬底的一面包括金属反射层、缓冲层、n型层、有源层、p型层、透明导电层、p电极和n电极，蚀刻外延结构至接近露出或露出金属反射层，在金属反射层上制作n电极；所述金属反射层具一定厚度和图形空隙；n电极与金属反射层直接连接或虚接。本实用新型通过有图形空隙的金属反射层来改变光路，提高了出光效率，改善了外延结构的晶体质量；n电极与金属反射层的相连方式改善电流拥堵的现象，减少了LED器件的发热；在制作n电极时不需要再蚀刻大面积的LED器件，在一定程度上增大了LED器件的有效发光面积，改善了其发光效率。

Description

一种氮化物LED结构

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，具体涉及一种氮化物LED结构。

背景技术

发光二极管(LED)是一种能将电信号转换成光信号的结构型电致发光的半导体器件。氮化镓(GaN)基发光二极管作为固态光源一经出现便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点被誉为继爱迪生实用新型电灯后人类照明史上的又一次革命，成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点。以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III～V族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7～6.2eV，它们覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。

现有常规的GaN基发光器件，其结构为在蓝宝石衬底上外延生长n型GaN层、有源层和p型GaN层。在p型GaN的上表面设置p电极和在n型GaN层的上表面设置n电极。p电极和n电极位于蓝宝石衬底的同一侧。半导体发光器件工作室的电流从p电极流经p型GaN层、有源层、n型GaN层到达n电极。由于电流在n型GaN层中横向流动会造成电流密度分布不均匀，这种电流密度分布的不均匀不利于大电流的注入以及发光器件功率的提高。

有专利文献显示，为改善LED器件的出光效率，现在人们在其外延结构中加入了金属反射层，如图1所示：该结构由下而上依次为蓝宝石衬底101、金属反射层102、缓冲层（包括未掺杂GaN层）103、n型层104、有源层105、p型层106、透明导电层107以及p电极108和n电极109。所述结构能够将射向衬底方向的光反射回来，从而提高出光效率。但是，由于所述金属反射层102整个面上镀上了金属，从而导致在其上生长的外延层缺陷很多，极大地影响了外延层的晶体质量。此外，电流从n型层到n电极的过程中会产生电流拥堵，从而导致发热，这些都会影响LED器件的光学和电学性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决上述问题，提供一种氮化物LED结构，它可以有效地改善n型层中的电流分布，从而降低发热，改善LED器件的性能。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下。

一种氮化物LED结构，在衬底的一面包括金属反射层、缓冲层（包括未掺杂GaN层）、n型层、有源层、p型层、透明导电层、p电极和n电极，在所述p型层上形成透明导电层，在所述透明导电层上制作p电极，其特征是，蚀刻外延结构（包括缓冲层、n型层、有源层、p型层和透明导电层）直至接近露出或者露出金属反射层，在所述金属反射层上制作n电极；所述金属反射层为厚250～1500nm、具有图形空隙的结构层；所述n电极与所述金属反射层为直接连接或者虚接。

进一步，所述金属反射层的图形空隙包括圆形、条形、正方形、长方形或六边形。

可选的，所述的金属反射层的镀层材料包括铝（Al）、金（Au）、银（Ag）、铬（Cr）、镍（Ni）、钨（W）、钛（Ti）的一种或多种（合金）。

进一步，所述n电极与所述金属反射层的虚接为：所述n电极209通过非常薄（程度为“接近露出”）的缓冲层与所述的金属反射层连接。

进一步，所述的衬底为蓝宝石、碳化硅、氮化镓、硅材料的一种。

本实用新型一种氮化物LED结构的积极效果是：

（1）通过在蓝宝石衬底上形成有一定厚度并有图形空隙的金属反射层来改变光路，提高出光效率；改善了现有技术中整面反射层镀上金属做金属反射层而引起的大量外延晶体的缺陷，改善了外延结构的晶体质量。

（2）由于n电极直接与金属反射层相连，电流自p电极经外延结构后到n电极，通过金属反射层最后到n电极，改善了之前电流拥堵的现象，减少了LED器件的发热。

（3）由于n电极与具有图形空隙的金属反射层直接连接或者虚接，电流可通过有图形空隙的金属反射层直接传递，所以在制作n电极时不需要再蚀刻大面积的LED器件，在一定程度上增大了LED器件的有效发光面积，从而能改善其发光效率。

附图说明

图1为现有氮化物LED结构的结构示意图；

图中的标号分别为：

101、蓝宝石衬底；102、金属反射层；103、缓冲层；104、n型层；

105、有源层；106、p型层；107、透明导电层；108、p电极；109、n电极。

图2为本实用新型一种氮化物LED结构（n电极与金属反射层直接连接）的结构示意图；

图3为图2中金属反射层图形结构的示意图；

图中的标号分别为：

201、衬底；202、金属反射层；203、缓冲层（包括未掺杂GaN层）；204、n型层；205、有源层；206、p型层；207、透明导电层；208、p电极；209、n电极。

图4为本实用新型一种氮化物LED结构（n电极与金属反射层虚接）的结构示意图；

图5为图4中金属反射层图形结构的示意图；

图中的标号分别为：

301、衬底；302、金属反射层；303、缓冲层（包括未掺杂的GaN层）；304、n型层；305、有源层；306、p型层；307、透明导电层；308、p电极；309、n电极。

具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型一种氮化物LED结构的具体实施方式，提供2个具体实施例。但是，需要指出的是，本实用新型的实施不限于以下的实施内容。

实施例1

参见图2。一种氮化物LED结构，包括衬底201、金属反射层202、缓冲层（包括未掺杂GaN层）203、n型层204、有源层205、p型层206、透明导电层207以及p电极208和n电极209。所述衬底201可采用蓝宝石、碳化硅、氮化镓、硅材料的一种。本实施例优选蓝宝石材料。所述金属反射层202选用铝（Al）金属层，厚度为300nm。然后使用光刻或者蚀刻的方法对金属反射层202进行图形空隙的处理，可采用圆形、条形、正方形、长方形或六边形，本实施例优选成列排列的圆形空隙（参见图3）。

然后，在金属反射层202上外延生长缓冲层（包括未掺杂GaN层）203、n型层（GaN层）204、有源层 205、p型层206和透明导电层207等外延结构。外延结构生长完之后按照正常的芯片工艺在外延结构的透明导电层207上制作p电极208。要注意的是：在制作n电极209时，其蚀刻深度要求蚀刻到金属反射层202，使n电极209能直接连接在露出的金属反射层202上。

本实施例中，由于Al金属层具有良好的导电性，电流从p电极208流经透明导电层207、p型层206、有源层205、n型层204、缓冲层203后由金属反射层202引导至n电极209，避免了现有结构在n型层产生的电流拥堵，从而改善了LED器件的电学性能。同时，由于金属反射层202可以改变光线的传播方向，从而提高了芯片的出光效率。

实施例2

参见图4。一种氮化物LED结构，包括衬底301、金属反射层302、缓冲层（包括未掺杂的GaN层）303、n型层304、有源层305、p型层306、透明导电层307以及p电极308和n电极309。本实施例采用蓝宝石作衬底301的材料。所述金属反射层302选用Au材料，厚度为500nm。然后，使用光刻或者蚀刻的方法对金属反射层302进行图形空隙的处理，本实施例采用成列排列的长条形空隙（参见图5）。

然后，在金属反射层302上外延生长缓冲层（包括未掺杂的GaN层）303、n型层304、有源层305、p型层306和透明导电层307等外延结构。外延结构生长完之后按照正常的芯片工艺在外延层的透明导电层307上制作p电极308。要注意的是：在制作n电极309时，其蚀刻深度要求蚀刻到接近金属反射层302，即n电极308通过非常薄（程度为“接近露出”）的缓冲层303与金属反射层302相连接。

由于Au金属层具有良好的导电性，电流从p电极308流经透明导电层307、p型层306、有源层305、n型层304、缓冲层303后由金属反射层302引导至n电极309，避免了现有结构在n型层产生的电流拥堵，从而改善了LED器件的电学性能。同时，由于金属反射层302可以改变光线的传播方向，从而提高了芯片的出光效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种氮化物LED结构，在衬底的一面包括金属反射层、缓冲层、n型层、有源层、p型层、透明导电层、p电极和n电极，在所述p型层上形成透明导电层，在所述透明导电层上制作p电极，其特征在于，蚀刻外延结构直至接近露出或者露出金属反射层，在所述的金属反射层上制作n电极；所述金属反射层为厚250～1500nm、具有图形空隙的结构层；所述n电极与所述金属反射层为直接连接或者虚接。

2.根据权利要求1所述的一种氮化物LED结构，其特征在于，所述金属反射层的图形空隙包括圆形、条形、正方形、长方形或六边形。

3.根据权利要求1所述的一种氮化物LED结构，其特征在于，所述n电极与所述金属反射层的虚接为：所述n电极通过非常薄的缓冲层与所述的金属反射层连接。

4.根据权利要求1所述的一种氮化物LED结构，其特征在于，所述的衬底为蓝宝石、碳化硅、氮化镓、硅材料的一种。