專(zhuān)利名稱(chēng)：具有碳化硅襯底的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于發(fā)光二極管(LED)器件和生產(chǎn)和操作該發(fā)光二極管器件的方法。更具體地，本發(fā)明關(guān)于具有改進(jìn)設(shè)計(jì)和輸入特性的LED。更進(jìn)一步地，本發(fā)明尤其關(guān)于在具有橫向器件結(jié)構(gòu)的在高電阻率碳化硅襯底上形成的LED。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)的效率受限于對(duì)LED器件工程師們構(gòu)成反復(fù)出現(xiàn)的挑戰(zhàn)的多個(gè)因素。其中，產(chǎn)生的光可能會(huì)被構(gòu)成LED的半導(dǎo)體材料層吸收，并且可能會(huì)被為器件的活性區(qū)帶來(lái)有功電流所要求的電極所遮蔽。
通常采用電阻率相對(duì)較小(即高摻雜)的碳化硅(SiC)作為在藍(lán)光、綠光和近紫外光的光譜范圍中高亮度的LEDs的導(dǎo)電襯底材料。對(duì)于這一光譜范圍內(nèi)的LEDs，已經(jīng)采用氮化鎵(GaN)作為基礎(chǔ)發(fā)光材料。采用氣相沉積法—一般是金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)，可常規(guī)地在襯底上一層一層地生長(zhǎng)基于GaN的LED結(jié)構(gòu)。
圖1示出在實(shí)質(zhì)上導(dǎo)電的SiC襯底20上構(gòu)建的常規(guī)LED器件10或LED芯片的示意圖。作為歐姆接觸的兩個(gè)電極21，22設(shè)置在襯底20的相反側(cè)。此處被稱(chēng)為頂部電極21的一個(gè)電極21位于其上建有LED的襯底20的那一側(cè)上(即MOCVD或外延層側(cè))。此處被稱(chēng)為底部電極22的另一個(gè)電極22則位于與外延層側(cè)相對(duì)的襯底20的另一側(cè)。在SiC襯底20上設(shè)置一緩沖層23，并在緩沖層上設(shè)置一發(fā)光結(jié)構(gòu)24。發(fā)光結(jié)構(gòu)24包括活性區(qū)26，其側(cè)面與n-型鍍層25和p-型鍍層27相接。
存在一些與器件的設(shè)計(jì)有關(guān)的性能問(wèn)題。為在SiC襯底上生長(zhǎng)高質(zhì)量的GaN材料，需要考慮3％的晶格失配。晶格失配在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)誘發(fā)應(yīng)變，從而導(dǎo)致限制性能的晶體結(jié)構(gòu)缺陷或降低電子器件的可靠性。
通常采用對(duì)SiC僅有1％晶格失配的氮化鋁(AlN)層作為SiC和GaN之間的過(guò)渡層。由于AlN的電阻率很高，制造的具有AlN過(guò)渡層的LEDs顯示出非常高的正向電壓，這導(dǎo)致高功率消耗和低效率。
為了降低過(guò)渡層的電阻率，可采用鋁-鎵-氮化物(AlGaN)層。AlGaN可以是摻雜n-型，并產(chǎn)生比AlN高得多的電導(dǎo)率。然而，由于必須解決晶格失配問(wèn)題，所采用的AlGaN化合物仍要求具有高鋁(Al)含量。這導(dǎo)致對(duì)正向電壓的提高有限。
第二個(gè)問(wèn)題是為了在器件工作期間形成從頂部電極流向底部電極的低阻抗電流路徑，要求SiC襯底是高摻雜的。在襯底是高摻雜的情況下，SiC對(duì)光能，尤其是藍(lán)-綠和近紫外光范圍的光(波長(zhǎng)范圍為約400-550nm)具有更好的吸收性，這降低了作為光發(fā)射器的襯底的效率。從而，在光輸出和正向電壓之間進(jìn)行折衷是無(wú)可避免的。因此，所需要的是提供改進(jìn)的光輸出的LED結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的LED在400-550nm的光譜范圍內(nèi)發(fā)射光，其特征是在器件驅(qū)動(dòng)電流和輸出光能之間達(dá)到了高能量轉(zhuǎn)換效率。該LED具有包括基本上不導(dǎo)電的SiC襯底的襯底側(cè)；設(shè)置在襯底上的集結(jié)成核緩沖結(jié)構(gòu)(nucleation buffer structure)；包括n-型層、活性區(qū)和p-型層的外延層側(cè)?；钚詤^(qū)可為雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)(DH)，單量子阱(SQW)或多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)。n-型和p-型層可為n-摻雜和p-摻雜的AlxInyGa1-x-yN，0≤x，y≤1。毗鄰緩沖結(jié)構(gòu)的外延層側(cè)具有至少一個(gè)與LED的p-側(cè)和n-側(cè)每一側(cè)進(jìn)行電連接的電極。
外延層側(cè)包括含有GaN的多個(gè)層，并設(shè)置在襯底的上表面上，從LED發(fā)射出的光的主要部分穿過(guò)襯底的下表面或發(fā)光表面而出現(xiàn)。
由于未摻雜的SiC襯底具有高電阻率，根據(jù)本發(fā)明的LED包括兩個(gè)必須電極，這兩個(gè)電極設(shè)置在同一側(cè)(即LED的外延層側(cè))，并且與襯底間隔開(kāi)來(lái)。由于電流無(wú)需穿過(guò)緩沖層，也無(wú)需穿過(guò)襯底，因此正向電壓并未被高電阻率的緩沖材料或襯底而有所降低。此外，由于電流并未穿過(guò)襯底，因此襯底可保持為基本未摻雜的，并且提高了襯底側(cè)的光發(fā)射而并未降低低偏壓。而且，與LED芯片的另一面相比，活性區(qū)中產(chǎn)生的光更容易從襯底側(cè)發(fā)出，因此可在外延層側(cè)形成反射體，從而使最初向外延層/環(huán)氧界面?zhèn)鞑サ膸缀跛械墓獗环瓷錇槌蛞r底側(cè)傳播，并因此從LED發(fā)出更多的光。SiC襯底是基本未摻雜的，優(yōu)選的電阻率為至少.09Ω-cm(歐姆厘米)，在這種情況下，襯底對(duì)波長(zhǎng)范圍大于400nm的輸出光能的吸收為最小。
此外，可通過(guò)機(jī)械處理使襯底的發(fā)光表面變粗糙，從而改進(jìn)了從襯底發(fā)出的光傳播進(jìn)入并穿過(guò)環(huán)氧封裝材料進(jìn)入開(kāi)放的空間。
通過(guò)將電極放置在器件的外延層側(cè)，還使本發(fā)明的LED中的光發(fā)射實(shí)現(xiàn)了最大化。
參照以下與附圖結(jié)合的說(shuō)明書(shū)和附圖之后，就可明白和理解本發(fā)明的其它目的和效果，同時(shí)也能更全面地理解本發(fā)明。


圖1是常規(guī)LED的剖視圖。
圖2A是本發(fā)明LED的俯視平面圖。
圖2B是圖2A中LED的剖示圖。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了本發(fā)明LED的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，其總稱(chēng)為100。該LED構(gòu)建在襯底101上。優(yōu)選地，襯底101為未摻雜的，并且為電阻率大于.09Ω-cm的單晶SiC。選擇SiC的理由是它的折射率高，并且它的晶格匹配度接近于氮化鎵(3.5％失配)和相關(guān)的第III-V族氮化物。也可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知與SiC特性基本匹配的其它襯底。
通常采用蒸汽遷移法(vapor transfer)使襯底101進(jìn)行生長(zhǎng)，蒸汽遷移法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，在此不做進(jìn)一步討論。此類(lèi)襯底可從地址為22660 Executive Drive，Suite 101 Sterling，Virginia20166-9535的Sterling Semiconductor公司或地址是375 Saxonburg Blvd.，Saxonburg，PA 16056的II-VI有限公司(II-VI Inc.)購(gòu)買(mǎi)。這一部分中所述的其它半導(dǎo)體層采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)進(jìn)行增長(zhǎng)，MOCVD是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，在此不再進(jìn)一步討論。也可采用其它公知的生長(zhǎng)技術(shù)和工藝在襯底101上生長(zhǎng)外延層。
發(fā)光二極管100包括具有下表面或發(fā)光表面130和上表面132的襯底101。LED100進(jìn)一步包括集結(jié)成核緩沖結(jié)構(gòu)102，其與襯底101毗鄰，并且優(yōu)選由GaN；AlN；氮化銦(InN)；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物，其中A、B和C為第III族元素，x和y的總和為0、1以及0與1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，并且1大于x和y的總和；以及SiC與這些三元或四元的第III族氮化物形成的合金。
緩沖結(jié)構(gòu)102設(shè)置在襯底101和發(fā)光結(jié)構(gòu)112之間，從而減小由兩種材料之間的晶格失配引起的物理應(yīng)力。發(fā)光二極管100具有水平構(gòu)建的發(fā)光結(jié)構(gòu)112，并且緩沖結(jié)構(gòu)102和襯底101兩者都不設(shè)置在電極110和115之間，從而不會(huì)阻斷有功電流(active current)的預(yù)期路徑。
如圖2A和2B所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，緩沖結(jié)構(gòu)102包括單一的非導(dǎo)電性集結(jié)成核層，但是該緩沖結(jié)構(gòu)可包括其它層。層102由AlN構(gòu)成，但是也可采用其它材料，包括AlGaN或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的材料。由于并不要求有垂直電流穿過(guò)緩沖結(jié)構(gòu)102，因此緩沖結(jié)構(gòu)的材料可以是非導(dǎo)電性的。單層的緩沖層設(shè)計(jì)降低了制造的復(fù)雜性，并且通過(guò)吸收性和內(nèi)反射最小化，提高二極管100的性能。本發(fā)明的其它實(shí)施例可采用不同的或分層的集結(jié)成核材料層，或采用其它層以突出不同的器件性能特性。
設(shè)置在緩沖結(jié)構(gòu)102上的是可生長(zhǎng)成為發(fā)光結(jié)構(gòu)112中的GaN襯底103的未摻雜GaN層。GaN襯底103用來(lái)完成晶格緩沖功能，即建立GaN晶格并為形成設(shè)置在襯底103上的鍍層而產(chǎn)生高質(zhì)量和低缺陷的基礎(chǔ)。
發(fā)光結(jié)構(gòu)112形成于GaN襯底103上，該發(fā)光結(jié)構(gòu)112是包括p-n結(jié)的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中活性和異質(zhì)結(jié)構(gòu)層選自包括下列物質(zhì)的組二元的第III族氮化物、三元的第III族氮化物、四元的第III族氮化物，以及SiC和這些氮化物的合金。
發(fā)光結(jié)構(gòu)112包括第一鍍層(cladding layer)104，活性區(qū)105和第二鍍層106。第一鍍層104設(shè)置在GaN襯底103上。鍍層104，106每層都必須被摻雜為互不相同的p-型或n-型?；钚詤^(qū)105設(shè)置在第一鍍層104上。優(yōu)選活性區(qū)105的帶隙小于鍍層104，106每一個(gè)的帶隙。
第二層106設(shè)置在活性區(qū)105上。在圖3的示例中，第一鍍層104優(yōu)選由硅摻雜的GaN構(gòu)成，活性區(qū)105優(yōu)選由硅摻雜的n-型鎵-銦-氮化物/氮化鎵(GaInN/GaN)多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，而第二鍍層優(yōu)選由Mg摻雜的氮化鋁鎵(AlGaN)構(gòu)成。
如圖2B所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一個(gè)窗口層(windowlayer)107由Mg摻雜的GaN構(gòu)成，第二個(gè)窗口層108由另一個(gè)Mg摻雜的GaN層構(gòu)成，從而使在窗口層107，108和第一電極10之間可以存在歐姆接觸。第二窗口層108設(shè)置在第一窗口層107上，第一窗口層設(shè)置在發(fā)光區(qū)112上。
由氧化鎳/金(NiO/Au)構(gòu)成的半透明導(dǎo)電層119設(shè)置在第二窗口層108上，使來(lái)自第一電極110的電流進(jìn)一步傳導(dǎo)遍布窗口層107，108的表面上，進(jìn)而使驅(qū)動(dòng)電流的延伸范圍最大化，并最佳地利用已有的活性區(qū)。半透明導(dǎo)電層119的上表面132也是LED100的上表面。
第一電極110位于反射性結(jié)合焊盤(pán)粘結(jié)層(bond pad adhesionlayer)109上，反射性結(jié)合焊盤(pán)粘結(jié)層109位于第二窗口層108的上表面上。第一電極110設(shè)置在結(jié)合焊盤(pán)109的上表面上，以有利于封裝過(guò)程中的引線連接。第一鍍層104和第二鍍層106每一個(gè)中的帶隙都大于活性區(qū)105中的帶隙。
為形成與第一鍍層104的歐姆接觸，對(duì)窗口層107、108和發(fā)光結(jié)構(gòu)112中的幾個(gè)層進(jìn)行蝕刻處理，形成穿過(guò)窗口層107、108和發(fā)光結(jié)構(gòu)112的幾個(gè)層的開(kāi)口以暴露出第一鍍層104的上表面，如圖2B中的虛線所示。反射性結(jié)合焊盤(pán)111設(shè)置在第一鍍層104的上表面105上，而導(dǎo)電性接點(diǎn)如金接點(diǎn)則設(shè)置在結(jié)合焊盤(pán)111上，以形成第二電極115。
可采用化學(xué)或機(jī)械處理使襯底101的下表面130變粗糙，以使回到襯底和LED結(jié)構(gòu)中的反射最小化。這促進(jìn)光向器件外部傳播?？赡艿拇植谔幚砑夹g(shù)包括鋸切(機(jī)械)，RIE(化學(xué))和LE4(化學(xué))。
由于SiC和與GaN相關(guān)的III-V族半導(dǎo)體化合物的晶格常數(shù)匹配非常接近，因此優(yōu)選用SiC構(gòu)成襯底101。SiC與結(jié)構(gòu)、高性能和持久性要求，以及GaN LED結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率相適應(yīng)。使LED的層與層之間的晶格失配最小化，減少了對(duì)器件性能造成限制的晶體缺陷。采用橫向?qū)щ姷腖ED器件結(jié)構(gòu)使非導(dǎo)電性緩沖結(jié)構(gòu)102和其制造方法成為可能。當(dāng)在20mA的驅(qū)動(dòng)電流下工作時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的LED的額定輸出功率(power output rating)約為1mW。
由于SiC襯底優(yōu)選未摻雜的，并且電阻率至少為.09Ω-cm，因此根據(jù)本發(fā)明的襯底101內(nèi)的光吸收被最小化。電極110，115并未明顯遮蔽從半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)出的光，原因是這些電極位于與襯底130的下表面相反側(cè)的器件的外延層側(cè)，這樣可使發(fā)射的光的主要部分避開(kāi)電極。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是采用本領(lǐng)域公知的技術(shù)使SiC襯底130的下表面變粗糙，從而進(jìn)一步提高發(fā)射效率。
由于這些器件的特征和改進(jìn)之處的累加效果，本發(fā)明可提供高能量轉(zhuǎn)換效率的發(fā)光器件。
已經(jīng)結(jié)合幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，同時(shí)，在以上描述的啟示下所作出的多種選擇、修飾和變化對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明意欲包括落入所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍內(nèi)的所有這些選擇、修飾和變化。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管，其發(fā)射可見(jiàn)光譜中波長(zhǎng)為400-550nm部分的光，所述發(fā)光二極管包括未摻雜的SiC襯底；設(shè)置在所述SiC襯底上的氮化物集結(jié)成核緩沖層；設(shè)置在所述緩沖結(jié)構(gòu)上的p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括第一鍍層和第二鍍層，所述第一鍍層和所述第二鍍層選自包括二元第III族氮化物和三元第III族氮化物的組；到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一鍍層的歐姆接觸；以及到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第二鍍層的歐姆接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物，其中A、B和C為第III族元素，x和y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，并且1大于x和y的總和；以及SiC與這些三元或四元的第III族氮化物形成的合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括活性層，所述活性層選自包括下列材料的組二元第III族氮化物、三元第III族氮化物、四元第III族氮化物，以及SiC與這些氮化物形成的合金，所述第一鍍層和所述第二鍍層進(jìn)一步選自包括四元第III族氮化物以及SiC和這類(lèi)氮化物形成的合金的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括單一氮化鋁層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述緩沖結(jié)構(gòu)和所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的氮化鎵外延層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述歐姆接觸為電極，在所述電極之間的驅(qū)動(dòng)電流為20毫安的情況下工作時(shí)，額定輸出功率至少為1mW。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括活性層；以及與所述活性層相鄰設(shè)置的第一鍍層和第二鍍層，該第一鍍層和第二鍍層的組成選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化鋁；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)三元第III族氮化物形成的合金，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)四元第III族氮化物形成的合金，其中A、B和C為第III族元素，x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，且x和y的總和小于1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括活性層，其選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化鋁；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)三元的第III族氮化物形成的合金，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)四元第III族氮化物形成的合金，其中A、B和C為第III族元素，x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，且x和y的總和小于1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層和第二鍍層中的每一個(gè)都遵守通式AlxGa1-xN，其中x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層和第二鍍層中每一個(gè)的帶隙都大于所述活性層的帶隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層與第二鍍層的導(dǎo)電類(lèi)型相反。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述的第一鍍層為p-型，而所述的活性層和所述的第二鍍層為n-型。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層為n-型，而所述活性層和所述第一鍍層為p-型。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管，其中所述活性層組成為InxGa1-xN，其中x為在0和1之間的分?jǐn)?shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述SiC襯底的發(fā)光表面為打磨的并且織地粗糙的表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括與所述發(fā)光表面相對(duì)設(shè)置的外延層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)光二極管，其中到所述第一鍍層的所述歐姆接觸以及到所述第二鍍層的所述歐姆接觸中的每一個(gè)都設(shè)置在所述外延層的一側(cè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層由硅摻雜的氮化鎵構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述活性層由硅摻雜的n-型氮化鎵銦/氮化鎵多量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述第二鍍層由鎂摻雜的氮化鋁鎵構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括第一窗口層和第二窗口層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，其中所述第一窗口層由鎂摻雜的氮化鎵構(gòu)成，而所述第二窗口層由摻雜程度更高的氮化鎂鎵構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第二窗口層上的導(dǎo)電層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)光二極管，其中所述導(dǎo)電層由氧化鎳/金構(gòu)成。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一鍍層上的反射性結(jié)合焊盤(pán)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管，其中所述襯底的電阻率大于.09歐姆厘米。
27.一種發(fā)光二極管，其發(fā)射可見(jiàn)光譜中波長(zhǎng)為400-550nm部分的光，所述發(fā)光二極管包括輕摻雜的SiC襯底，其具有外延層側(cè)和發(fā)光側(cè)；設(shè)置在所述襯底外延層側(cè)上的集結(jié)成核緩沖結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述緩沖結(jié)構(gòu)上的p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括第一鍍層和第二鍍層，所述第一鍍層和所述第二鍍層選自包括二元第III族氮化物、三元第III族氮化物，以及四元第III組氮化物的組；到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一鍍層的歐姆接觸；以及到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第二鍍層的歐姆接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物，其中A、B和C為第III族元素，x和y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，并且1大于x和y的總和；以及SiC與這些三元或四元第III族氮化物形成的合金。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括活性層，所述活性層選自包括下列材料的組二元第III族氮化物，三元第III族氮化物，四元第III族氮化物，以及SiC與這些氮化物形成的合金，并且其中所述第一鍍層和所述第二鍍層進(jìn)一步選自SiC與此類(lèi)氮化物形成的合金。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括氮化鋁。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括活性層；以及與所述活性層相鄰設(shè)置的第一鍍層和第二鍍層，該第一鍍層和第二鍍層的組成選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化鋁；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)三元的第III族氮化物形成的合金，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)四元第III族氮化物形成的合金，其中A、B和C為第III族元素，x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，且x和y的總和小于1。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)光二極管，其中所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)包括活性層，其選自包括下列材料的組氮化鎵；氮化鋁；氮化銦；通式為AxB1-xN的三元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)三元的第III族氮化物形成的合金，其中A和B為第III族元素，而x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一；通式為AxByC1-x-yN的四元第III族氮化物以及氮化鎵與這類(lèi)四元第III族氮化物形成的合金，其中A、B和C為第III族元素，x為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，y為0、1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一，且x和y的總和小于1。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的發(fā)光二極管，其中所述第一鍍層和第二鍍層中的每一個(gè)都遵守通式AlxGa1-xN，其中x為0，1以及0和1之間的分?jǐn)?shù)三者之一。
34.一種發(fā)光二極管，其發(fā)射可見(jiàn)光譜中波長(zhǎng)為400-550nm部分的光，所述的發(fā)光二極管包括未摻雜的SiC襯底；設(shè)置在所述SiC襯底上的氮化物集結(jié)成核緩沖結(jié)構(gòu)；設(shè)置在所述緩沖結(jié)構(gòu)上的發(fā)光結(jié)構(gòu)，該發(fā)光結(jié)構(gòu)包括活性層，第一鍍層和第二鍍層，所述活性層，所述第一鍍層和所述第二鍍層選自包括二元第III族氮化物和三元第III族氮化物組成的組；到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一鍍層的歐姆接觸；以及到所述p-n結(jié)二極管異質(zhì)結(jié)構(gòu)的第二鍍層的歐姆接觸。
全文摘要
基于未摻雜的內(nèi)稟SiC襯底(101)的發(fā)光二極管(100)，在該SiC襯底上生長(zhǎng)有絕緣緩沖結(jié)構(gòu)或集結(jié)成核結(jié)構(gòu)(102)；發(fā)光結(jié)構(gòu)(112)；窗口層(107，108)；半透明的導(dǎo)電層(119)；結(jié)合焊盤(pán)粘結(jié)層(109)；p－型電極結(jié)合焊盤(pán)(110)；以及n－型電極結(jié)合焊盤(pán)(115)。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底(101)的發(fā)光表面(130)被粗糙處理，以使光發(fā)射最大化。
文檔編號(hào)H01L31/0312GK1663055SQ03814255
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月17日
發(fā)明者H·劉 申請(qǐng)人:路美光電公司