[發明專利]LED外延層結構、生長方法及具有該結構的LED芯片

有效

• 申請號: 201410249647.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN103996769B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 農明濤;楊云峰;朱耀強;項博媛
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00;H01L21/20
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所43211
• 代理人: 黃子平

技術領域

本發明涉及LED(發光二極管)發光器件領域，特別地，涉及一種LED外延層結構、生長方法及具有該結構的LED芯片。

背景技術

寬帶隙的GaN半導體材料具有良好的化學穩定性、熱穩定性和較高的擊穿電壓，是繼第一代硅材料和第二代砷化鎵材料之后的第三代新型半導體材料。其三元合金銦鎵氮(In_xGa_(1-x)N)的帶隙從0.7eV到3.4eV連續可調，發光波長覆蓋了可見光和近紫外光的區域。被認為是制造高亮度藍、綠發光二極管和白光發光二極管的理想材料，現已廣泛應用于照明、顯示屏、背光源、信號燈等領域。

在InGaN/GaN基發光LED結構中，如圖1所示，包括依次疊置的襯底1′、GaN成核層2′、非摻雜uGaN緩沖層3′、nGaN層4′、第一摻In阱層5’、第二摻In阱層6′、P型AlGaN層7′、P型GaN層8′和摻Mg歐姆接觸層9′。該外延層結構的一側從該外延層結構的頂面蝕刻至nGaN層4′上。該外延層結構中的多量子阱區域包括第一摻In阱層5’、第二摻In阱層6′，能適度的提升LED芯片的發光效率。

P-AlGaN層7′通常被插入多量子阱區域和P層GaN層8′之間，作為電子阻擋層將電子束縛在量子阱區域里。使得LED芯片在通以大電流時，電子能盡量少的溢出多量子阱區域，有效降低droop效應。但由于AlGaN與多量子阱區域晶格失配，因而影響了LED芯片的發光效率。

發明內容

本發明目的在于提供一種LED外延層結構、生長方法及具有該結構的LED芯片，以解決現有技術中LED外延層結構中發光效率低的技術問題。

為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種LED外延層結構，包括多量子阱區和設置于多量子阱區頂面上的P型AlGaN層，還包括過渡層，過渡層設置于多量子阱區和P型AlGaN層之間，過渡層為AIInGaN層或AlGaN/InGaN超晶格結構。

進一步地，過渡層為AlGaN/InGaN超晶格結構。

進一步地，AlGaN/InGaN超晶格結構中包括多個依次疊置的超晶格單元，超晶格單元包括依次疊置的超晶格In_xGa_(1-x)N層和超晶格Al_yGa_(1-y)N層，超晶格In_xGa_(1-x)N層的厚度為1～3nm，超晶格Al_yGa_(1-y)N層的厚度為1～3nm，超晶格單元數為4～6個，超晶格In_xGa_(1-x)N層中的x＝0.05～0.15，超晶格Al_yGa_(1-y)N層中y＝0.05～0.15。

進一步地，AIInGaN層為Al_yIn_xGa_(1-x-y)N，其中，x＝0.05～0.15，y＝0.05～0.15，AlInGaN層厚度為6～18nm。

進一步地，P型AlGaN層的厚度為20～30nm。

進一步地，多量子阱區包括依次疊置的第一多量子阱層和第二多量子阱層，第一多量子阱層包括多個依次疊置的第一單元，第一單元包括依次疊置的第一GaN層和第一In_xGa_(1-x)N層，第一In_xGa_(1-x)N層中的x＝0.05～0.08，第一GaN層的厚度為30～50nm，第一In_xGa_(1-x)N層的厚度為1～3nm，第一單元個數為3～4。

進一步地，第二多量子阱層包括多個依次疊置的第二單元，第二單元包括依次疊置的第二In_xGa_(1-x)N層和第二GaN層，第二In_xGa_(1-x)N層厚度為1～4nm，第二In_xGa_(1-x)N層中的x＝0.20～0.21，第二GaN層厚度為10～14nm，第二單元個數為12～14個。