一種抗靜電擊穿的led結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設計了一種抗靜電擊穿的LED結構，通過材料的生長即可實現(xiàn)在材料薄弱位置形成內(nèi)置的二極管結構，形成類似與電容和齊納二極管的作用，在瞬間大電流沖擊的情況下，能夠快速的擴散電流，進而保證基本結構不被破壞。該抗靜電擊穿的LED結構，包括在襯底材料上依次生長的N-GaN層、MQW層、P-GaN層，其特征在于：在P-GaN層上還生長一層n型InxAlyGa1-x-yN材料，或者還交疊生長了n型InxAlyGa1-x-yN與P型InxAlyGa1-x-yN材料；其中，0.15≧x≧0,0.25≧y≧0。
【專利說明】—種抗靜電擊穿的LED結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光電材料和器件【技術領域】，具體涉及一種LED元件本身的結構設計?！颈尘凹夹g】
[0002]GaN系LED結構為寬禁帶材料，電阻率較高，該類芯片在生產(chǎn)過程中因靜電產(chǎn)生的感生電荷不易消失，累積到相當?shù)某潭?，可以產(chǎn)生很高的靜電電壓。當超過材料的承受能力時，會發(fā)生擊穿現(xiàn)象并放電。藍寶石襯底的LED芯片其正負電極均位于芯片上面，間距很?。粚τ贗nGaN/AlGaN/GaN雙異質結，InGaN有源層僅幾十納米，對靜電的承受能力很小，極易被靜電擊穿，使器件失效。GaN基LED和傳統(tǒng)的LED相比，抗靜電能力差是其鮮明的缺點，靜電導致的失效問題已成為影響產(chǎn)品合格率和使用推廣的一個非常棘手的問題。
[0003]為了能夠使GaN系LED盡快工業(yè)化生產(chǎn)進入批量生產(chǎn)領域，提高其抗靜電性能成為當務之急。
[0004]中國專利201994295U提到了一種高抗靜電的LED芯片設計，通過在第一焊點和第二焊點之間電性并聯(lián)于一齊納管，即在LED芯片兩端并聯(lián)齊納管，通過齊納管吸收靜電高壓的沖擊，從而實現(xiàn)保護LED芯片的目的，但是該方案需要額外的齊納管而導致成本支出增加。
[0005]中國專利101335313提到了一種提高氮化鎵基LED抗靜電能力的方法，其通過在原有的氮化鎵基LED結構的nGaN層中插入一未摻雜的氮化鎵層，或在nGaN層和多層量子井的勢壘層間加一未摻雜的氮化鎵層，使在原有的氮化鎵基LED結構中增加一電容，從而提高了該氮化鎵基LED的抗靜電能力。由于GaN材料本身的η型缺陷使其很難通過非摻層的插入形成內(nèi)部電容效應，因此對于電流的緩沖和抗靜電的提升效果均不明顯；
[0006]中國專利101071836提到了一種提高氮化鎵基LED芯片抗靜電能力的外延片生長方法，在PGaN層中形成電流釋放通道，并對生長的外延薄膜進行一次降溫、升溫退火處理以消除部分累計應力，改善了 PGaN外延層的晶體質量，因此提高了 GaN基LED芯片抗ESD能力。但是由于PGaN本身的高阻和高位錯密度，其內(nèi)部電流分散效果不明顯，因此此設計對于LED的抗靜電性能有提升效果不明顯；
[0007]目前，主流的技術思路仍然是對各功能層:如uGaN/nGaN/MQW和pGaN晶體質量的提升來減少位錯缺陷進而提升器件的抗靜電能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明設計了一種新型的LED元件，通過材料的生長即可實現(xiàn)在材料薄弱位置形成內(nèi)置的二極管結構，形成類似與電容和齊納二極管的作用，在瞬間大電流沖擊的情況下，能夠快速的擴散電流，進而保證基本結構不被破壞。
[0009]本發(fā)明的技術方案如下:
[0010]該抗靜電擊穿的LED結構，包括在襯底材料上依次生長的nGaN層、MQff層、pGaN層，其特征在于:在PGaN層上還生長一層η型InxAlyGal-x-yN材料,或者還交疊生長了 η型 InxAlyGal-x-yN 與 p 型 InxAlyGal-x-yN 材料；其中，0.15 = x = O, 0.25 = y = O0
[0011]基于上述基本方案，本發(fā)明還進一步做如下優(yōu)化設計:
[0012]pGaN層上生長η型InxAlyGal-x-yN材料之前，還可以生長一層非摻的InxAlyGal-x-yN 材料，厚度 0-50nm。其中，0.15 蘭 x 蘭 0，0.25 蘭 y 蘭 O。
[0013]上述η 型 InxAlyGal-x-yN、p 型 InxAlyGal-x-yN 的厚度均為 lnm_50nm。
[0014]對于生長η型InxAlyGal-x-yN和p型InxAlyGal-x-yN的交疊的結構,重復的周期為1-5。
[0015]該LED結構的最頂層設置有一層接觸層，用以跟電極之間形成較好的歐姆接觸。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]本發(fā)明通過內(nèi)置形成的pGaN之上的二極管結構可以明顯提高LED的抗靜電性能，原有LED抗靜電能力HMM2000V通過率80%提高到90%，平均抗靜電〈2500V提高到接近4000V。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為常規(guī)的LED結構(及其等效的電路元件)。
[0019]圖2為本發(fā)明的一種僅增加η型InAlGaN的LED結構(及其等效的電路元件)。
[0020]圖3為本發(fā)明的一種增加η型InxAlyGal-x-yN和p型InxAlyGal-x-yN材料交替層的LED結構(及其等效的電路元件)。
[0021]圖4為圖3基礎上再增加一層η型InxAlyGal-x-yN的LED結構(及其等效的電路元件)。
【具體實施方式】
[0022]如圖所示，本發(fā)明是在傳統(tǒng)的LED結構P型層生長結束之后繼續(xù)生長η型InxAlyGal-x-yN 材料(圖 2),或者是 η 型 InxAlyGal-x-yN 和 p 型 InxAlyGal-x-yN 的交疊的結構(圖3)。其中，0.15芎X芎0,0.25芎y芎O。
[0023]在P型層之后生長η型InxAlyGal-x-yN材料之前可以生長I層非摻的InxAlyGal-x-yN 材料，厚度 0-50nm。其中，0.15 蘭 x 蘭 0，0.25 蘭 y 蘭 O ;
[0024]對于圖2、圖 3、圖 4 所不的 LED 結構,η 型 InxAlyGal-x-yN和 p 型 InxAlyGal-x-yN的厚度最好為在lnm-50nm之間。
[0025]對于η型InxAlyGal-x-yN和p型InxAlyGal-x-yN的交疊的結構，重復的周期為1_5即可。
[0026]以上結構生長結束之后可以繼續(xù)生長I層接觸層以跟電極之間形成較好的歐姆接觸。
[0027]經(jīng)實驗證實:
[0028]通過在原有LED的pGaN之上增加一層5nm的η型In0.05Α10.1Ga0.85Ν材料之后，LED抗靜電性能由1500V提升至Ij 2600V ;在pGaN和η型In0.05Α10.1Ga0.85Ν穿插一層2nm非摻的In0.05A10.1Ga0.85N之后，LED抗靜電性能由2600V提升至Ij 3100V ；
[0029]通過在原有LED的pGaN之上先生長一層2nm非摻的In0.05A10.1Ga0.85N，之后繼續(xù)生長一層5nm的η型In0.05Α10.1Ga0.85Ν材料之后，再增加一層3nm的ρ型In0.1Α10.05Ga0.85N材料之后，LED抗靜電性能由1500V提升到大于4000V。
【權利要求】
1.一種抗靜電擊穿的LED結構，包括在襯底材料上依次生長的N-GaN層、MQW層、P-GaN層，其特征在于:在P-GaN層上還生長一層η型InxAlyGal-x-yN材料,或者還交疊生長了 η型 InxAlyGal-x-yN 與 P 型 InxAlyGal-x-yN 材料；其中，0.15 = x = O, 0.25 = y = O0
2.根據(jù)權利要求1所述的抗靜電擊穿的LED結構，其特征在于:P_GaN層上生長η型InxAlyGal-x-yN材料之前,還可以生長一層非摻的InxAlyGal-x-yN材料,厚度0_50nm。其中，0.15蘭X蘭0，0.25蘭y芎O。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的抗靜電擊穿的LED結構，其特征在于:n型InxAlyGal-x-yN、P 型 InxAlyGal-x-yN 的厚度均為 lnm_50nm。
4.根據(jù)權利要求3所述的抗靜電擊穿的LED結構，其特征在于:對于生長η型InxAlyGal-x-yN和P型InxAlyGal-x-yN的交疊的結構,重復的周期為1_5。
5.根據(jù)權利要求1所述的抗靜電擊穿的LED結構，其特征在于:該LED結構的最頂層設置有一層接觸層，用以跟電極之間形成較好的歐姆接觸。
【文檔編號】H01L27/02GK103489972SQ201310463035
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權日:2013年9月24日
【發(fā)明者】李淼, 陳起偉, 鄧覺為, 游橋明 申請人:西安神光皓瑞光電科技有限公司