Led结构及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED (Light Emitting D1de,发光二极管)制造技术领域,具体涉及一种LED结构及其形成方法。
【背景技术】
[0002]LED有长寿命，无污染，低功耗等特点，它作为一种绿色环保灯具已经在逐步推广使用并得到广泛认可。目前使用的LED结构多为GaN基LED。GaN基LED中，电子的迁移率高达300cm2/V.s，而空穴的迁移率仅有5-20cm2/V.s，同时电子的有效质量又比空穴的有效质量小很多，所以导致电子的移动速率比空穴的移动速率快很多。另一方面，由于GaN材料一直存在P型掺杂困难的问题，虽然采用二次退火的方式使P-GaN得到了活化，但活化后的p-GaN空穴浓度仍只有5E17左右，而n_GaN的电子浓度可达1E19左右，所以导致电子浓度远大于空穴浓度。以上原因一方面导致电子存在严重的溢流，另一方面导致电子与空穴在多量子阱发光层中分布严重不均匀，靠近P-GaN的量子阱中电子和空穴浓度高，而靠近n-GaN的量子阱中空穴浓度非常低，载流子分布不均匀，所以发光基本只局限于多量子阱中靠近p-GaN的I?2个量子阱以内，严重影响了发光效率。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种具有电载流子复合率高、发光效率高、使用寿命长的LED结构及其形成方法。
[0004]根据本发明第一方面实施例的LED结构，可以包括:衬底；位于所述衬底之上的第一导电类型半导体层；位于所述第一导电类型半导体层之上的多量子阱发光层，所述多量子阱发光层包括X个量子阱，所述多量子阱发光层的顶部具有多个盲孔，所述盲孔贯穿Y个所述量子阱，其中X和Y为正整数且X > Y ;位于所述多量子阱之上的第二导电类型半导体层，所述第二导电类型半导体层填充所述多个盲孔；第一电极，所述第一电极与所述第一导电类型半导体层相连；以及第二电极，所述第二电极与所述第二导电类型半导体层相连。
[0005]根据本发明实施例的LED结构中，缩短了第二导电类型半导体层局部区域与第一导电类型半导体层之间的距离，有利于第二导电类型载流子向下传输，增大了靠近第一导电类型半导体层中的量子阱中的第二导电类型载流子的浓度。同时，第二导电类型载流子向下传输过程中也会以横向移动的方式扩散到其他量子阱。这样使得整个多量子阱发光层中的载流子分布更加均匀，从而提高了载流子复合率，提升LED结构的发光效率。
[0006]另外，根据本发明上述实施例的LED结构还可以具有如下附加的技术特征:
[0007]在本发明的一个实施例中，所述X与Y的差值为I或2。这意味着多个盲孔的底部与第一导电类型半导体层的顶部之间仅相隔I至2个量子阱，显著缩短了第二导电类型半导体层局部区域与第一导电类型半导体层之间的距离，有利于将第二导电类型载流子输送到多量子阱发光层的较深处。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述多个盲孔的深度不同。该实施例有利于将第二导电类型载流子横向扩散到不同深度的量子阱中，使得第二导电类型载流子在多量子阱发光层中的分布更加均匀，从而提高了 LED结构的发光效率。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述多个盲孔的深度相同。该实施例中，多个盲孔易于统一地加工。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述第二导电类型半导体层包括:轻掺杂第二导电类型半导体子层，所述轻掺杂第二导电类型半导体子层填充所述多个盲孔；和重掺杂第二导电类型半导体子层，所述重掺杂第二导电类型半导体子层位于所述轻掺杂第二导电类型半导体子层之上。该实施例中，将第二导电类型半导体层划分为轻掺杂和重掺杂的两个子层，轻掺杂第二导电类型半导体子层的载流子浓度更大，更有利于载流子在量子阱中的移动，同时避免重掺杂第二类型半导体子层与多量子阱发光层之间的直接接触，防止多量子阱发光层中的载流子与重掺杂第二类型半导体子层的缺陷发生非辐射复合。
[0011 ] 在本发明的一个实施例中，还包括:第一导电类型载流子阻挡层，所述第一导电类型载流子阻挡层位于所述轻掺杂第二导电类型半导体子层与所述重掺杂第二导电类型半导体子层之间。该实施例中的第一导电类型载流子阻挡层可以有效减少第一导电类型载流子的溢流现象。
[0012]根据本发明第二方面实施例的LED结构的形成方法，可以包括步骤:提供衬底；在所述衬底之上形成第一导电类型半导体层；在所述第一导电类型半导体层之上形成多量子阱发光层，所述多量子阱发光层包括X个量子阱；在所述多量子阱发光层的顶部形成多个盲孔，所述盲孔贯穿Y个所述量子阱，其中X和Y为正整数且X > Y ;沉积第二导电类型半导体材料，以填充所述多个盲孔并且在所述多量子阱发光层之上形成第二导电类型半导体层；形成与所述第一导电类型半导体层相连的第一电极；以及形成与所述第二导电类型半导体层相连的第二电极。
[0013]根据本发明实施例的形成方法得到的LED结构中，缩短了第二导电类型半导体层局部区域与第一导电类型半导体层之间的距离，有利于第二导电类型载流子向下传输，增大了靠近第一导电类型半导体层中的量子阱中的第二导电类型载流子的浓度。同时，第二导电类型载流子向下传输过程中也会以横向移动的方式扩散到其他量子阱。这样使得整个多量子阱发光层中的载流子分布更加均匀，从而提高了载流子复合率，提升LED结构的发光效率。
[0014]另外，根据本发明上述实施例的LED结构的形成方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0015]在本发明的一个实施例中，所述X与Y的差值为I或2。这意味着多个盲孔的底部与第一导电类型半导体层的顶部之间仅相隔I至2个量子阱，显著缩短了第二导电类型半导体层局部区域与第一导电类型半导体层之间的距离，有利于将第二导电类型载流子输送到多量子阱发光层的较深处。
[0016]在本发明的一个实施例中，所述多个盲孔的深度不同。该实施例有利于将第二导电类型载流子横向扩散到不同深度的量子阱中，使得第二导电类型载流子在多量子阱发光层中的分布更加均匀，从而提高了 LED结构的发光效率。
[0017]在本发明的一个实施例中，所述多个盲孔的深度相同。该实施例中，多个盲孔易于统一地加工。
[0018]在本发明的一个实施例中，所述形成第二导电类型半导体层包括:形成轻掺杂第二导电类型半导体子层，所述轻掺杂第二导电类型半导体子层填充所述多个盲孔；和形成重掺杂第二导电类型半导体子层，所述重掺杂第二导电类型半导体子层位于所述轻掺杂第二导电类型半导体子层之上。该实施例中，通过二次生长的方式形成轻掺杂和重掺杂的两个子层，轻掺杂第二导电类型半导体子层的载流子浓度更大，更有利于载流子在量子阱中的移动，同时避免重掺杂第二类型半导体子层与多量子阱发光层之间的直接接触，防止多量子阱发光层中的载流子与重掺杂第二类型半导体子层的缺陷发生非辐射复合。
[0019]在本发明的一个实施例中，还包括步骤:在所述轻掺杂第二导电类型半导体子层与所述重掺杂第二导电类型半导体子层之间形成第一导电类型载流子阻挡层。该实施例中的第一导电类型载流子阻挡层可以有效减少第一导电类型载流子的溢流现象。
【附图说明】
[0020]图1是本发明第一实施例的LED结构的示意图。
[0021]图2是本发明第二实施例的LED结构的示意图。
[0022]图3是本发明第三实施例的LED结构的示意图。
[0023]图4是本发明一个实施例的LED结构的形成方法的流程示意图。
[0024]图5a_5h是本发明一个实施例的LED结构的形成方法的具体过程示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
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