技术领域本发明关于一种高电子迁移率发光晶体管的结构，尤指一种HEMT內建LED的结构。
背景技术：
氮化铝镓/氮化镓高速电子迁移率晶体管场效应晶体管(AlGaN/GaNHEMT)在高温、高频率和高功率的应用具有极高的优越性；除了氮化镓应用于场效应晶体管外，因为氮化镓的直接能隙(directbandgap)为3.4eV的特性，故氮化镓也适合应用于发光装置，其氮化镓和其相关的三元化合物(ternarycompound)发出的光的波长范围很广，从绿色、蓝色至UV光皆有，故氮化镓工艺的发光二极管已被广泛使用。
技术实现要素：
本发明提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构，解决现有技术中LED区的光源亮度不可控的问题。本发明的目的之一，是在提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构，为III-V族晶体管结构。本发明的目的之一，是在提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构，其结构包含一个高迁移率晶体管(以下简称HEMT)和一个耦接氮化镓发光二极管(GaN-LED，以下简称LED)的结构。本发明提供一种HEMT耦接LED的结构，该结构包含：一基板；一HEMT区，设置于基板上；以及一LED区，设置于基板上；其中，HEMT区与LED区皆存在一2DEG层，且HEMT区通过2DEG层耦接LED区。本发明提供一种高电子迁移率发光晶体管的结构，可以产生不同波长的光，并且可以控制LED区的光源亮度，并达到HEMT与LED为一体的结构；本发明还通过多层量子井增加电子、电洞复合机率，以增加LED区的发光效率和不同波段的光波。附图说明图1～6显示本发明HEMT耦接LED的结构于一实施例示意图。符号说明：100、200、300、400、500、600结构10、20、30、40、50、602DEG层101、201、301、401、501、601基板102、202、302、402、502、602HEMT区103、203、303、403、503、603缓冲层104、204、304、404a、404b、504、604阻障层105、205、305、405、505、605栅极层106、206、306、406、506、606源极欧姆接触层107、207、209、307、408、507、607p型半导体层108、208、308、409、508、608漏极欧姆接触层309、407、407a、407b、407c介电层LLED区具体实施方式请参阅图1，图1显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构100包含：基板101、HEMT区102、LED区L。HEMT区102设置于基板101上；以及，LED区L也设置于基板101上。在本实施例中，基板101可为硅(Si)基板、或氮化镓基板、或蓝宝时基板、或碳化硅所实现。结构100包含缓冲层(Buffer)103、以及阻障层(Barrier)104。缓冲层103设置于基板101上；以及阻障层104设置于缓冲层103上，阻障层104覆盖部分缓冲层103。在本实施例中，HEMT区102包含：栅极(Gate)层105、源极欧姆接触(Sourceohmiccontact)层106。栅极层105设置于阻障层104上，且覆盖部分阻障层104；以及源极欧姆接触层106，设置于缓冲层103上，源极欧姆接触层106覆盖部分缓冲层103且接触阻障层104。相对应地，LED区L包含：p型氮化镓(以下简称p型半导体)层107、漏极欧姆接触(Drainohmiccontact)层108。p型半导体层107设置于阻障层104上，并覆盖部分阻障层104；以及漏极欧姆接触层108设置于p型半导体层107上。在一实施例中，源极欧姆接触层106由锑铝镍金合金(Ti/Al/Ni/Au)所实现，栅极层105由镍金合金(Ni/Au)所实现，p型半导体层107可由p型氮化镓所实现。除此之外，缓冲层103的能隙小于阻障层104，且缓冲层103与阻障层104也可由III-V族材料所实现，例如：氮化铝镓(AlGaN)、或氮化镓(GaN)、或氮化铝(AlN)等，本发明不应以此为限。在本发明中，其缓冲层103为氮化镓(GaN)所实现，而阻障层104由氮化铝镓(AlyGa1-yN)所实现，其中y可为0.25。其中，该漏极欧姆接触层108的材质为一金属或一金属氧化物所实现，例如：镍金合金或氧化铟锡(IndiumTinOxide，ITO)；栅极层105设置于源极欧姆接触层106与漏极欧姆接触层108之间。HEMT区102与该LED区L皆存在二维电子气(2DEG)层10，结构100的HEMT区102通过2DEG层10串联LED区102。在此请注意，HEMT区102与LED区L设置于缓冲层103上，本发明结合两种具有不同能隙的半导体材料，阻障层104与缓冲层103之间极化效应(PolarizationEffect)，故阻障层104与缓冲层103交界面处生成2DEG层10，作为一个电子流组成的电流通路，换言之，本发明2DEG层10可提供电子，由p型半导体层107提供电洞，由电子与电洞结合而产生不同波长的光。另外，可通过栅极层105加载电压以关闭漏极欧姆接触层108与源极欧姆接触层106之间电流来达到控制LED区L的光源亮度。接着请参阅图2，图2显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构200与100的差异在于，HEMT区202还包含p型半导体层209，其中栅极层205覆盖p型半导体层209，且p型半导体层209设置于阻障层204与栅极层205之间。在本实施例中，p型半导体层209与缓冲层203形成PN接面，p型半导体层209耗尽2DEG层20的电子浓度，以关闭2DEG层20，借此实现增强型元件(Enhancement-Mode，E-MO)。接着请参阅图3，图3显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构300与100的差异在于，HEMT区302包含一介电层309；介电层309设置于栅极层305与阻障层304之间，且介电层309覆盖部分阻障层304。本实施例中，当栅极层305被给予电压时，栅极层305利用介电层309降低被介电层309所覆盖区域的2DEG层30的电子浓度，借此实现耗尽型元件(DepletionMODE，D-MO)。接着请参阅图4，图4显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。同前所述，结构400包含具有基板401、HEMT区402、LED区L、缓冲层403。HEMT区402还包含：阻障层404a、404b、T型栅极层405、源极欧姆接触层406、以及介电层407；而LED区L包含：p型半导体层408与漏极欧姆接触层409。HEMT区402与LED区L设置于缓冲层403上，且2DEG层40存在于缓冲层403与阻障层404a、404b之间。阻障层404a、404b分别设置于介电层407两侧边，且阻障层404a、404b设置于缓冲层403上并覆盖部分缓冲层403。介电层407具有部位407a、407b、以及407c，部位407a设置于缓冲层403上，部位407b覆盖阻障层404a，而部位407c覆盖阻障层404b。T型栅极层405设置介电层407上，且T型栅极层405部分区域覆盖部分部位407a与部分部位407b、以及部分部位407c。源极欧姆接触层406设置于缓冲层403上，源极欧姆接触层406覆盖部分缓冲层403且接触阻障层404a与部位407b。p型半导体层408设置于阻障层404b上，且p型半导体层408覆盖部分阻障层404b；以及，漏极欧姆接触层409，设置于p型半导体层408上，且p型半导体层408接触部位407c。同前所述，本实施例中，当T型栅极层405被给予电压时，T型栅极层405利用介电层407增加被介电层407所覆盖区域的2DEG层40的电子浓度，此时介电层407与缓冲层403出现2DEG层40，借此实现增强型元件，换言之，T型栅极层导通电压与否以决定部位407a与缓冲层403之间是否存在2DEG层40，其余操作原理同前所述，在此不另行赘述。接着请参考图5，图5显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构500与100差异在于，LED区L包含一量子井(QuantumWell)QW，且量子井QW设置于阻障层504与p型半导体层507之间。在本实例中，结构500因电洞都被局限在量子井的宽度范围，也可通过多层量子井QW增加电子、电洞复合机率，以增加LED区L的发光效率和不同波段的光波，量子井QW可由氮化铟镓/氮化镓(InGaN/GaN)所实现。接着请参考图6，图6显示本发明高电子迁移率发光晶体管的结构于一实施例示意图。结构600与100差异在于，量子井QW设置于缓冲层603与阻障层604之间(如粗框线所示)，且2DEG层60也存在于缓冲层603与阻障层604间，在本实施例中，2DEG层60存在于量子井QW内。综上所述，本发明利用HEMT通过2DEG串联LED，并通过栅极电压控制LED发光强度，以达到HEMT与LED为一体的结构。