专利名称：Led外延结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED，尤其涉及一种LED外延结构。
背景技术：
通常，GaN(氮化镓)基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石 衬底做成的LED芯片，是在衬片层的上面自下至上依次设有蓝宝石衬底、低温GaN缓冲层、 N-GaN接触、InGaN/GaN发光层、P+GaN接触、Ni/Au透明导电层。采用蓝宝石作为衬底生 长的LED外延结构也存在一些问题一是，由于蓝宝石与GaN的晶格失配和热应力失配，导 致外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难；二是，蓝宝石是一种绝缘 体，无法制作垂直结构的器件，只能在外延层上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减 少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，致使材料利用率降低、成本增加；三是， 蓝宝石的导热性能不好，不能及时疏导LED器件内的热量，影响LED器件的使用寿命。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适合大批量生产、抗静电能力强、可 靠性高的LED外延结构。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是LED外延结构，包括氮化镓衬底 层，在所述氮化镓衬底层上依次设有氮化镓缓冲层、N型氮化镓半导体层、多量子阱发光层、 P型氮化镓半导体层、透明导电层。作为一种优选的技术方案，所述多量子阱发光层是GaLaN/AlGaN量子阱发光层。作为一种优选的技术方案，所述多量子阱发光层是GaYN/AlGaN。作为一种优选的技术方案，所述多量子阱发光层是GaScN/AlGaN量子阱发光层。作为一种优选的技术方案，所述氮化镓衬底层的厚度范围为30-100 μ m。采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是该LED外延结构，包括氮化镓 衬底层，在所述氮化镓衬底层上依次设有氮化镓缓冲层、N型氮化镓半导体层、多量子阱发 光层、P型氮化镓半导体层、透明导电层，所以，在氮化镓衬底上生长氮化镓，晶格匹配度好， 生长的外延层结构优良，而且氮化镓为导体，可以制作垂直结构的LED芯片，方便了生产制 作。另外，采用多量子阱结构材料作为发光层，使得外延生长时生长温度提高，生长结构良 好，能较好地抗静电和扩散电流。本实用新型结构设计合理、使用可靠、适合大批量生产，提 高了企业产品质量。
以下结合附图
和具体实施例对本实用新型进一步详细说明附图是本实用新型实施例的结构示意图；附图中1、氮化镓衬底层；2、氮化镓缓冲层；3、N型氮化镓半导体层；4、多量子阱 发光层；5、P型氮化镓半导体层；6、透明导电层。
具体实施方式
LED外延结构，如附图所示，包括氮化镓衬底层1，在所述氮化镓衬底层1上依次设 有低温氮化镓缓冲层2、N型氮化镓半导体层3、多量子阱发光层4、P型氮化镓半导体层5、 透明导电层6。本实施例的透明导电层6采用M/Au透明导电层。本实施例中所述多量子 阱发光层4优选为GaLaN/AlGaN量子阱发光层，也可以是GaYN/AlGaN量子阱发光层或者 GaScN/AlGaN量子阱发光层。另外，衬底材料厚度选择要合适，太厚容易造成浪费，太薄不易控制。本实用新型 所述氮化镓衬底层1的厚度范围可为30-100 μ m，本实施例优选为50 μ m。本实用新型工作原理氮化镓衬底上生长氮化镓，晶格匹配，生长的外延结构优良，而且氮化镓既能导 电也能导热，方便工艺生产，也提高了 LED器件使用寿命；另外，采用用GaLaN/AlGaN(或 GaYN/AlGaN或GaScN/AlGaN)多量子阱发光层来代替InGaN，可使位于多量子阱下面的电 子发射层的生长温度提升至1000°C或以上，这样晶体质量就会更好，使得LED可以具备更 好地抵抗ESD(Electro-Static discharge，即静电释放)的能力。而且GaLaN/AlGaN(或 GaYN/AlGaNGaScN/AlGaN)层的电子发射层的带隙有助于提供好的电流扩散能力，从而具有 更好的电流扩散效果。本实用新型实施例在生产过程中，为了进一步提高工艺生长结构，采用如下生长 方案生长量子阱之前的IOnm厚的η型GaN薄膜的硅掺杂浓度，控制在2000cm_3左右；量 子阱生长之后的200nm厚的ρ型GaN薄膜中的镁掺杂浓度，控制在4000cm_3。本实用新型采用以上方案，在保证亮度和电压的同时，能够有很好的稳定性；改进 了外延生长条件，增强了外延片的抗静电能力(实际生产数据证明其抗静电能力增加为普 通的25倍，寿命提高为原来的25倍)。这种外延片做出的芯片具有优越的稳定性，提高了 蓝光的使用寿命，打开了用蓝光推广绿色节能环保LED照明的大门。以下表格中的数据表现了两种不同外延结构的芯片抗静电能力比较
序号常规外延结构做成芯片的抗 静电电压(人体模式V)本发明外延结构做成芯片的 抗静电电压(人体模式V)151814800262314700348914490453414648556014600
权利要求LED外延结构，其特征在于包括氮化镓衬底层，在所述氮化镓衬底层上依次设有氮化镓缓冲层、N型氮化镓半导体层、多量子阱发光层、P型氮化镓半导体层和透明导电层。
2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于所述多量子阱发光层是GaLaN/ AlGaN量子阱发光层。
3.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于所述多量子阱发光层是GaYN/ AlGaN量子阱发光层。
4.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于所述多量子阱发光层是GaScN/ AlGaN量子阱发光层。
5.如权利要求1至4任一项所述的LED外延结构，其特征在于所述氮化镓衬底层的 厚度范围为30-100 μ m。
专利摘要本实用新型公开了一种LED外延结构，包括氮化镓衬底层，在所述氮化镓衬底层上依次设有氮化镓缓冲层、N型氮化镓半导体层、多量子阱发光层、P型氮化镓半导体层、透明导电层，所以，在氮化镓衬底上生长氮化镓，晶格匹配度好，生长的外延层结构优良，而且氮化镓为导体，可以制作垂直结构的LED芯片，方便了生产制作。另外，采用多量子阱结构材料作为发光层，使得外延生长时生长温度提高，生长结构良好，能较好地抗静电和扩散电流。本实用新型结构设计合理、使用可靠、适合大批量生产，提高了企业产品质量。
文档编号H01L33/06GK201708181SQ201020173830
公开日2011年1月12日 申请日期2010年4月23日 优先权日2010年4月23日
发明者吉慕璇, 吉爱华, 吉爱国, 吉磊, 张志伟, 李玉明 申请人:吉爱华