[发明专利]具超晶格电流扩展层的横向接触蓝光发光二极管

说明书

技术领域

本发明总体涉及横向接触的GaN基蓝光发光二极管。

背景技术

发光二极管(LED)是将电能转换成光的固态器件。当对相对的掺杂层施加电压时，从夹置在掺杂层之间的半导体材料的有源层发出光。许多不同的LED器件结构是由不同材料制成，并具有不同的结构并且以不同方式执行。某些发出激光，某些产生非单色光。某些性能优化以适合特定应用。某些为高功率器件，其它则不是。某些发出的光为红外辐射，而某些发出各种颜色的可见光，另外某些发出紫外光。某些制造成本昂贵，而某些则较便宜。针对一般商业照明应用，所谓的“横向接触”蓝光LED结构常用于高电流密度。这种蓝光LED具有包含铟镓氮的多量子阱(MQW)有源层，发出例如波长范围440纳米到500纳米并且具有大于或等于每平方厘米38安培的平均电流密度的非单色光。可以提供荧光粉涂层，以吸收发出的部分蓝光。荧光粉接着发荧光以发出其它波长的光，使得整体LED器件所发出的光具有较广的波长范围。因此寻求这种蓝光LED器件的改进。

发明内容

一种横向接触蓝光LED器件包含设置在绝缘衬底之上的PAN结构。PAN结构并非用于产生激光的腔，而是包括n型层、发光有源层以及p型层，用以产生非单色光。这种有源层夹置在两个相对掺杂层之间的结构称为“PAN结构”。在一个范例中，绝缘衬底为蓝宝石衬底，n型层为厚度至少五百纳米的n掺杂氮化镓层，有源层为包括一定量的铟的多量子阱(MQW)结构，并且p型层为p掺杂氮化镓层。

在绝缘衬底与上方的PAN结构之间设置低电阻层(LRL)，使得LRL的顶部边界部分与PAN结构的n型层的底部边界部分接触。在一个范例中，LRL为具有多个周期的超晶格结构，其中至少一个周期包括氮化铝镓子层以及氮化镓子层。相较于上方的PAN结构的n型层，LRL相对更加导电。从LRL的上表面边界来考虑时，LRL具有方块电阻。而从n型层的底部表面边界来考虑时，n型层具有方块电阻。LRL的方块电阻小于n型层的方块电阻。

蓝光LED器件为横向接触器件。第一电极设置在n型层的一部分上，并与n型层的该部分电接触。而所接触的n型层位于LRL超晶格层上方。第二电极布置在p型层的一部分上，并与p型层的该部分电接触。这两个电极都可从蓝光LED器件的顶部触及。形成反射层，以覆盖衬底的底部表面。蓝光LED器件操作时，电流从第二电极，通过p型层、有源层、向下并横向通过n型层而到达第一电极，但并不通过绝缘衬底。

LRL层的第一功能在于有利于横向电流流过n型层底下。在操作时，特定电流从n型层的一部分向下流入LRL层、横向通过LRL层，并且往回向上流入n型层的另一部分，并到达第一电极。如此流过LRL层的电流有利于电流扩展并且减少LED器件中的电流拥挤。

LRL层的第二功能在于减小n型层中以及PAN结构中其它覆盖层中晶格位错缺陷的密度。在一个范例中，绝缘衬底为蓝宝石衬底，并且在蓝宝石衬底上生长氮化镓模板层。接着在模板层上形成LRL层。由于蓝宝石材料与氮化镓材料之间不同的晶格常数，生长于蓝宝石上的氮化镓具有晶格位错缺陷。随着一层又一层的氮化镓层形成，这些缺陷重复出现在每个后续层中，从而形成所谓的晶格缺陷的“纹路（thread）”。这些纹路从蓝宝石向上延伸至氮化镓界面。这些纹路中的一部分会延伸直到通过氮化镓模板层。而设置在氮化镓模板层上的LRL层中断这些位错纹路，使得纹路不会延伸超过LRL层并且进入上方的n型氮化镓层。因此，PAN结构的n型氮化镓层不会表现出底下的氮化镓模板层的较高位错缺陷密度。n型氮化镓层中减小的位错缺陷密度改善了LED器件的性能。

进一步的细节以及实施例和技术将在以下详细说明中描述。本发明内容并不旨在限定本发明。本发明由权利要求限定。

附图说明

附图例示本发明的实施例，其中同样的标记代表同样的组件。

图1是蓝光LED器件的俯视图。

图2是图1的蓝光LED器件的简化截面图。

图3是记载图1和图2的蓝光LED器件的每一层的成分、结构以及厚度的表。

图4是例示图1和图2的蓝光LED器件的操作的图示。

图5是根据一个创新方面的方法的流程图。

具体实施方式