[发明专利]蓝光发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管，更具体地说，涉及蓝光发光二极管。

背景技术

大功率的蓝光发光二极管主要用在铁路照明、道路照明、井下照明，正在向民用照明发展，其节能环保效果显著。

外延结构是发光二极管的核心部分，目前最成熟且最具效率的蓝光发光二极管是采用氮化镓(GaN)作为外延结构的基本材料，其具有发光效率高的特点。其通常的结构是，在衬底上生长有GaN基材料和器件的外延层。由于蓝宝石衬底具有稳定性好、机械强度高的优点，能够运用在高温生长过程及易于处理和清洗。因此，大多数设计都以蓝宝石作为衬底，蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω/cm，不能通过掺杂而改变其导电性，在这种情况下无法制作垂直结构的器件，通常只在外延层的上表面制作n型和p型电极。

在蓝光发光二极管的制作中，晶格的匹配是一个重大的课题，也就是说外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低，才不致于因应力的因素导致晶格缺陷。

现有的一种大功率蓝光发光二极管的外延结构如图1所示，是在衬片层101的上面自下而上地依次形成有蓝宝石衬底102、低温GaN缓冲层103、N-GaN接触104、InGaN/GaN发光层105、P+GaN接触106、透明导电层107。

该外延结构中，由于GaN与蓝宝石衬底的晶格常数和热膨胀系数相差很大，因此晶格失配度相当大，也就是说GaN与蓝宝石AI₂O₃晶格不匹配，所以，若在蓝宝石衬底上生长GaN，容易造成大量的晶格缺陷，而这些缺陷过多就会造成发生击穿，从而大大降低器件抗静电能力，容易导致器件失效，影响其性能参数。其原因是，由于GaN的电阻率较高，在生产过程中因静电产生的感生电荷不易消失，累积到一定程度后，就会产生很高的静电电压，当静电电压超过材料的承受能力时，会发生击穿现象并放电。此外，采用蓝宝石衬底的芯片的正负电极均位于芯片上面，间距很小，对静电的承受能力很小，极易被静电击穿，使器件失效，导致利用这种外延结构形成的发光二极管容易损害。

发明内容

本发明为了解决现有的大功率蓝光发光二极管中存在的抗静电能力差的问题，提供一种适合大批量生产、抗静电能力强、可靠性高的蓝光发光二极管。

为解决上述问题，本发明提供的一种蓝光发光二极管，在衬片层的上面自下而上地依次形成蓝宝石衬底、InGaN过渡层、AIGaN过渡层、低温GaN缓冲层、N-GaN接触层、InGaN/GaN发光层、P+GaN接触层、透明导电层。

另外，优选的结构是，所述透明导电层为Ni/Au导电层。

另外，优选的结构是，所述蓝宝石衬底层的厚度为50-200um。

此外，更优先的结构是，所述蓝宝石衬底层的厚度为80um。

再者，优选的结构是，所述InGaN过渡层的厚度为5um-20um。

另外，更优选的结构是，所述InGaN过渡层的厚度为8um-10um。

此外，优选的结构是，所述AlGaN过渡层的厚度为5um-20um。

再者，更优选的结构是，所述AlGaN过渡层的厚度为8um-10um

本发明的主要特征是，在InGaN层之前又加入了三层缓冲层来减少晶格失配。InGaN层能提供一个较好的表面扩散系数，但它与GaN的晶格失配更加严重，所以要加入一层过渡层；AlGaN过渡层具有从InGaN到GaN的过渡作用；GaN层作为衬底，能够为高质量的InGaN的生长提供基础。

根据本发明的如上所述的结构，可以明显提高蓝光发光二极管的抗静电能力，在保证亮度和电压的同时，能够具有很好的稳定性，改善了外延生长条件，增强了外延结构的抗静电能力，使用寿命也有了较大提高。

附图说明

图1是表示现有的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。

图2是表示本发明涉及的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

图2是表示本发明涉及的蓝光发光二极管的具体结构的示意图。如图2所示，蓝光发光二极管的具体结构是，在衬片层201的上面自下而上地依次形成有蓝宝石衬底202、InGaN过渡层208、AIGaN过渡层209、低温GaN缓冲层203、N-GaN接触层204、lnGaN/GaN发光层205、P+GaN接触层206、Ni/Au透明电极层207。