[發(fā)明專(zhuān)利]一種LED外延片及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210592504.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103915534B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/04
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/04;H01L33/32;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體一種LED外延片及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著LED的發(fā)展，GaN為基礎(chǔ)的高亮藍(lán)光、綠光、紫外LED越來(lái)越受到關(guān)注，由于半導(dǎo)體二極管具有體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保耐用等特點(diǎn)而應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，例如：藍(lán)綠光LED被廣泛應(yīng)用于全彩色顯示和照明方面，紫外LED也被應(yīng)用于光學(xué)探測(cè)方面。而制備大功率的LED外延片已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，但隨著發(fā)光功率的提升，伴隨而來(lái)有效率衰減的問(wèn)題出現(xiàn)，該效率衰減問(wèn)題主要是由于載流子溢出，低效率的電子注入和空穴的傳輸導(dǎo)致的?，F(xiàn)有的減少載流子溢出是方法是采用電流阻擋層（Electron Blocking Layer，EBL）結(jié)構(gòu)。

EBL結(jié)構(gòu)即利用Al_xGa_1-xN能帶效應(yīng)限制電子的過(guò)溢，提高內(nèi)量子效率。目前生長(zhǎng)EBL的方式有兩種：?jiǎn)螌覣l_xGa_1-xN和Al_xGa_1-xN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)有生長(zhǎng)Al_xGa_1-xN的所用的載氣一般為氫氣。但是現(xiàn)有的生長(zhǎng)EBL的方法具有以下缺點(diǎn)：

在Al_xGa_1-xN的EBL結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的極化場(chǎng)效應(yīng)使得勢(shì)壘作用變小而起不到阻擋電子的作用，因此載流子溢出沒(méi)有得到消除。同時(shí)極化場(chǎng)導(dǎo)致在GaN界面能帶彎曲和原子能帶偏移，EBL則被認(rèn)為延遲了空穴的注入。為了減小EBL的極化場(chǎng)，匹配EBL極化的量子阱結(jié)構(gòu)AlInN/AlInGaN證實(shí)可以起到限制電子的作用。但是這種結(jié)構(gòu)在外延很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)導(dǎo)致P型的晶體質(zhì)量也很差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種LED外延片及其形成方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED外延片的形成方法，包括以下步驟：提供襯底，并在所述襯底之上形成緩沖層；在所述緩沖層之上形成第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體材料層；在所述第一摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體材料層之上形成量子阱結(jié)構(gòu)；在所述量子阱結(jié)構(gòu)之上形成電子阻擋層，其中，包括：在所述量子阱結(jié)構(gòu)上形成第一Al_xGa_1-xN層，在形成第一Al_xGa_1-xN層過(guò)程中，Al的組分x從第一組分值漸變至第二組分值，且所述第二組分值大于所述第一組分值，在所述第一Al_xGa_1-xN層上形成第二Al_xGa_1-xN層，在形成第二Al_xGa_1-xN層過(guò)程中，Al的組分x為定值；以及在所述電子阻擋層之上形成第二摻雜類(lèi)型的半導(dǎo)體材料層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述Al的組分x的第一組分值為0.05，第二組分值為0.12。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二Al_xGa_1-xN層Al的組分x為0.1～0.25。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成所述量子阱結(jié)構(gòu)的過(guò)程是以N₂氣為載氣。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在形成所述緩沖層之后，還包括：在所述緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述電子阻擋層的形成溫度為800-900°C，壓力為100-200mbar。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二Al_xGa_1-xN層中Al的組分x為第二組分值。