[發明專利]一種氮化物發光二極管的外延結構

有效

• 申請號: 201310543241.6
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103594579A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 吳小明;劉軍林;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌黃綠照明有限公司;南昌大學
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/04;H01L33/12
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

技術領域

本發明涉及半導體發光器件，尤其涉及一種氮化物發光二極管的外延結構。

背景技術：

近年來，GaN基多量子阱（MQW）發光二極管（LED）的研制取得了重大進展。電光轉換效率的提高以及制造成本的降低，使其應用已由最初的指示進入到各種照明。然而，GaN基LED的抗靜電等可靠性問題仍然缺少簡單有效的解決方法。

目前，典型GaN基發光二極管100的外延結構如圖1所示，包括：襯底101、緩沖層201、n型層300（n型GaN層301和n型層內應力釋放層302）、多量子阱層401和p型層501。在上述發光二極管的外延層結構中，n型層內應力釋放層302和多量子阱層401在低溫N₂載氣下生長。在此條件下，材料的位錯601處會形成V形坑，使原本平整的材料表面分成了平臺701和V形坑側壁702。生長過程中，多量子阱層401以及p型層501同時在平臺701和V形坑側壁702上生長。V形坑中由于存在位錯601，在LED正向導通以及承受反壓時會發生漏電，對LED抗靜電的可靠性造成較大影響。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種氮化物發光二極管的外延結構，此結構可避免材料中的V形坑成為LED的漏電通道，從而大大提高LED的可靠性。?

本發明的目的是這樣實現的：

一種氮化物發光二極管的外延結構，包括襯底、依次形成于襯底上的緩沖層、n型層、多量子阱層和p型層，特征是：所述n型層由從下向上依次疊加的n型GaN層、n型層內應力釋放層、n型層內勢壘阻擋層和n型層內電子注入層組成。

n型層內勢壘阻擋層不摻雜，生長于n型GaN層與多量子阱層之間。

n型層內勢壘阻擋層由Al_xGa_1-xN構成，其中0≤x≤1。?

n型層內勢壘阻擋層在V形坑側壁與平臺生長的厚度比為r，且r>1。

n型層內勢壘阻擋層在高溫高壓H₂載氣下生長。

多量子阱層由阱In_xGa_1-xN和壘Al_xIn_yGa_1-x-yN周期結構組成，周期數為k，阱的禁帶寬度小于壘的禁帶寬度，其中：阱In_xGa_1-xN中：0≤x≤1；壘Al_xIn_yGa_1-x-yN中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1；周期數1≤k≤20。

p型層由p-Al_xIn_yGa_1-x-yN構成，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。

襯底為Al₂O₃、SiC、Si或GaN中的一種。

本發明通過在n型層內應力釋放層和多量子阱層之間加入n型層內勢壘阻擋層，可實現提高LED?的可靠性的目的，其原理如下：

通過設置高溫高壓H₂載氣的生長條件，可使Al_xGa_1-xN勢壘阻擋層在V形坑側壁上的生長速率高于在平臺上的生長速率，從而在V形坑側壁上獲得一層較厚的Al_xGa_1-xN勢壘阻擋層。和GaN相比，Al_xGa_1-xN的禁帶寬度更大，其電阻更高，在LED正向工作時，抑制電流從V形坑流過；同時Al_xGa_1-x?N的抗擊穿能力也更強，在LED承受反壓時，更不易在V形坑中產生漏電流。因此，V形坑側壁的厚Al_xGa_1-xN勢壘阻擋層可以同時提高LED器件正向工作以及反向承受反壓的可靠性。

本發明的優點為：將提高器件可靠性的工藝融于材料的生長過程中，無需額外的工序，不增加器件的制造成本，不影響芯片制造的合格率。另外，由于Al_xGa_1-xN勢壘阻擋層在平臺上生長得較薄，且其與多量子阱層之間有高摻雜的電子注入層，因此，在LED正向導通工作時，不會影響向平臺上多量子阱層內的電子注入，因此也不會影響LED的光強。

附圖說明：

圖1為GaN基多量子阱LED的典型結構示意圖。