發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Lighting Emitting D1de，簡稱LED)以體積小、壽命長、響應(yīng)速度快，可靠性高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域的電子設(shè)備。
[0003]發(fā)光二極管的發(fā)光效率主要決定于芯片的內(nèi)量子效率與外量子效率。內(nèi)量子效率的高低主要取決于空穴與電子的復(fù)合量，空穴的濃度過低一直制約著內(nèi)量子效率的提升。若能有效的提升空穴的濃度便能提升其內(nèi)量子效率。外量子效率的高低除了與內(nèi)量子效率有關(guān)之外還與光能不能有效的從外延結(jié)構(gòu)層傳導(dǎo)出去有關(guān)。
[0004]發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)多為氮化鎵(GaN)構(gòu)成，而GaN的折射率與空氣的折射率相差很大，且外延層的表面多為平整的表面，因而在量子阱內(nèi)部產(chǎn)生的光在外延層表面很大一部分會因為全反射而不能有效的傳輸出去，使得發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的出光率較低，導(dǎo)致發(fā)光二極管的發(fā)光率較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管，以提高發(fā)光二極管的發(fā)光率。
[0006]本實用新型提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，包括:襯底、成核層、非摻雜結(jié)構(gòu)層、N型摻雜層、量子阱發(fā)光層和P型摻雜層；所述成核層、所述非摻雜結(jié)構(gòu)層、所述N型摻雜層、所述量子阱發(fā)光層和所述P型摻雜層依次生長在所述襯底上；
[0007]所述P型摻雜層的外表面具有刻蝕形成的不相連的多個晶胞。
[0008]本實用新型的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，所述P型摻雜層包括:雙高溫P型摻雜層；所述雙高溫P型摻雜層包括依次生成的低溫P型氮化鎵層、P型鋁氮化鎵層、第一高溫P型氮化鎵層、歐姆接觸層及第二高溫P型氮化鎵層；其中，所述低溫P型氮化鎵層生長在所述量子阱發(fā)光層上；所述低溫P型氮化鎵層的生長溫度小于所述第一高溫P型氮化鎵層和所述第二高溫P型氮化鎵層的生長溫度；
[0009]其中，所述不相連的多個晶胞為對所述第二高溫P型氮化鎵層刻蝕所形成的；
[0010]所述歐姆接觸層為P型鋁氮化鎵層、P型銦氮化鎵層或非摻雜氮化硅層。
[0011]本實用新型的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，所述不相連的多個晶胞中每個晶胞的形狀為三角錐形、半球形、臺柱形或圓柱形；所述不相連的多個晶胞中相鄰晶胞間具有預(yù)設(shè)距離。
[0012]本實用新型的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，所述襯底為藍(lán)寶石、硅或碳化硅。
[0013]本實用新型的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，所述成核層、所述非摻雜結(jié)構(gòu)層、所述量子阱發(fā)光層均為氮化鎵層；所述N型摻雜層為N型氮化鎵層。
[0014]本實用新型還提供一種發(fā)光二極管，包括:上述權(quán)利要求1-5中任一項所述的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)。
[0015]本實用新型提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管，可通過P型摻雜層外表面的不相連的多個晶胞粗化該P型摻雜層的表面，即發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面，因而減少量子阱發(fā)光層的光在該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面的全反射，提高該發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的出光率，提高發(fā)光二極管的發(fā)光率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例一提供的一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例二提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例三提供的另一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0019]圖4為本實用新型實施例三提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的生長方法的流程圖；
[0020]圖5為本實用新型實例四提供的一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0021]圖6為本實用新型實施例四提供的一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0022]圖7為本實用新型實例四提供的另一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0023]圖8為本實用新型實施例四提供的另一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0024]圖9為本實用新型實例四提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的生長方法的流程圖；
[0025]圖10為本實用新型實施例五提供的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本實用新型實施例一提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)。圖1為本實用新型實施例一提供的一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的不意圖。如圖1所不，該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)100包括:襯底101、成核層102、非摻雜結(jié)構(gòu)層103、N型摻雜層104、量子阱發(fā)光層105和P型摻雜層106。成核層102、非摻雜結(jié)構(gòu)層103、N型摻雜層104、量子阱發(fā)光層105和P型摻雜層106依次生長在襯底101上。P型摻雜層106的外表面具有刻蝕形成的不相連的多個晶胞107。
[0027]具體地，成核層102、非摻雜結(jié)構(gòu)層103、N型摻雜層104、量子阱發(fā)光層105和P型摻雜層106依次生長在襯底101上，實際指的是，成核層102生長在襯底101上，非摻雜結(jié)構(gòu)層103生長在成核層102上，N型摻雜層104生長在非摻雜結(jié)構(gòu)層103上，量子阱發(fā)光層105生長在N型摻雜層104上，P型摻雜層106生長在量子阱發(fā)光層105上。
[0028]該不相連的多個晶胞107可以是對P型摻雜層106的外表面進(jìn)行刻蝕所形成的。該刻蝕可以為物理刻蝕和/或化學(xué)刻蝕。該P型摻雜層106的外表面即為該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面。該不相連的多個晶胞107可通過粗化該P型摻雜層106的外表面，使得該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面的粗化。
[0029]本實用新型實施例一提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)，可通過P型摻雜層外表面的不相連的多個晶胞粗化該P型摻雜層的表面，即發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面，因而減少量子阱發(fā)光層的光在該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的表面的全反射，提高該發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的出光率。
[0030]同時，本實用新型實施例一的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)中，P型摻雜層外表面的不相連的多個晶胞還通過增加該P型摻雜層的表面積，增加該外延結(jié)構(gòu)的表面積，從而增加量子講發(fā)光層的光在P型摻雜層的出光面積，提高該發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)的出光率。
[0031]可選的，該P型摻雜層可包括:雙高溫P型摻雜層。圖2為本實用新型實施例二提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的P型摻雜層的結(jié)構(gòu)圖。雙高溫P型摻雜層200包括依次生成的低溫 P 型氮化嫁(Low Temperature P Gallium Nitride，簡稱 LT-P-GaN)層 201、P 型招氮化鎵(P Aluminium Gallium Nitride，簡稱P-AlGaN)層202、第一高溫P型氮化鎵層(High Temperature P Gallium Nitride，簡稱 HT-P-GaN) 203、歐姆接觸層 204 及第二高溫P型氮化鎵層205。第二高溫P型氮化鎵層205的表面具有刻蝕形成的該不相連的多個晶胞206。也就是說，該不相連的多個晶胞206為對第二高溫P型氮化鎵層205刻蝕所形成的，該不相連的多個晶胞206為該第二高溫P型氮化鎵層205的一部分。那么該不相連的多個晶胞206可以為高溫P型氮化鎵。
[0032]該低溫P型氮化鎵層201的生長溫度小于該第一高溫P型氮化鎵層203和該第二高溫P型氮化鎵層205的生長溫度；該第一高溫P型氮化鎵層203與該第二高溫P型氮化鎵層205的生長溫度可以相同。
[0033]其中，歐姆接觸層204為P型鋁氮化鎵層、P型銦氮化鎵(P Indium GalliumNitride，簡稱P-1nGaN)層或非摻雜氮化娃層。
[0034]可選的，該不相連的多個晶胞中每個晶胞的形狀為三角錐形、半球形、臺柱形或圓柱形。該不相連的多個晶胞中相鄰晶胞間具有預(yù)設(shè)距離。
[0035]可選的，該襯底可以為為藍(lán)寶石、硅(Silicon，簡稱Si)或碳化硅(SiC)。該藍(lán)寶石的主要成分為三氧化二鋁(Al2O3)13
[0036]可選的，該成核層、該非摻雜結(jié)構(gòu)層、該量子阱發(fā)光層均為氮化鎵層。該N型摻雜層為N型氮化鎵層。
[0037]本實用新型實施例三還提供一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)及該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的生長方法。圖3為本實用新型實施例三提供的另一種發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為本實用新型實施例三提供的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)的生長方法的流程圖。該圖4所示的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)生長方法可用于生長圖3所示的發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)。
[0038]如圖3所示，該發(fā)光二極管的外延結(jié)構(gòu)300可包括:襯底301、成核層302、非摻雜結(jié)構(gòu)層303、N型摻雜層304、量子阱發(fā)光層305、低溫P型氮化鎵層306、P型鋁氮化鎵層307、第一高溫P型氮化鎵層308、歐姆接觸層309及第二高溫P型氮化鎵層310。第二高溫P型氮化鎵層310的外表面可具有刻蝕形成的不相連的多個晶胞311。
[0039]如圖4所示，該方法可包括:
[0040]S401、在襯底上生長成核層。
[0041]S402、在成核層上生長非摻雜結(jié)構(gòu)層。
[0042]S403、在非摻雜結(jié)構(gòu)層上生長N型摻雜層。
[0043]S404、在N型摻雜層上生成量子阱發(fā)光層。
[0044]S405、在量子阱發(fā)光層上生長低溫P型氮化鎵層。
[0045]S406、在低溫P型氮化鎵層上生長P型鋁氮化鎵層。
[0046]S407、在P型鋁氮化鎵層上生長第一高溫P型氮化鎵層。
[0047]S408、在第一高溫P型氮化鎵層上生長歐姆接觸層。
[0048]S409、在歐姆接觸層上生長第二高溫P型氮化鎵層。
[0049]S410、在第二高溫P型