[發明專利]一種N-GaN層藍光LED外延結構

有效

• 申請號: 201410323665.6
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN105304776A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 田宇;俞登永;鄭建欽;曾欣堯;童敬文;吳東海;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 南通同方半導體有限公司;同方股份有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發光二極管外延技術領域，特別是N-GaN層藍光LED外延結構。

背景技術

目前，隨著LED行業快速的發展,人們對亮度的需求越來越高，很多專家學者，不斷的提出有助于提高亮度的新材料和新結構。其中，藍光LED中N型GaN層是十分重要的一層。

現有技術中，藍光LED外延結構包括藍寶石襯底1、AlN緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區5、電子阻擋層6和P型GaN層7，如圖1所示。但是上述結構中的N型GaN層4存在以下缺點：首先，N型GaN層的電阻相對較高，使其電壓相對較高，影響其整體的散熱，減少其使用壽命；其次，由于電子的有效質量比較輕，大量的電子集聚，影響其電流擴展；最后，N型GaN層的晶體質量決定整個外延結構的好壞。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺點，本發明的目的是提供一種N-GaN層藍光LED外延結構。它不但能夠降低開啟電壓，還能夠提高抗靜電能力，有效提高LED的亮度。

為了達到上述發明目的，本發明的技術方案以如下方式實現：

一種N-GaN層藍光LED外延結構，它從下至上依次包括藍寶石襯底、AlN緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區、電子阻擋層和P型GaN層。其結構特點是，所述N型GaN層包括生長厚度較薄的薄N-GaN層和生長厚度較厚的厚N-GaN層。所述薄N-GaN層與厚N-GaN層交替生長，或者厚N-GaN層與薄N-GaN層交替生長。交替生長周期為3-50個周期，N型GaN層中摻雜Si元素。

在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層中交替生長的薄N-GaN層和厚N-GaN層從下至上每層中的Si摻雜濃度按比例逐漸降低，且薄N-GaN層為高濃度層，厚N-GaN層為低濃度層。

在上述藍光LED外延結構中，所述薄N-GaN層的厚度為10-1000埃，生長N型，摻雜的Si元素濃度為1x10¹⁷cm³~5x10²⁰cm³。所述厚N-GaN層的厚度為20-2000埃，生長N型，摻雜的Si元素濃度為1x10¹⁷cm³~5x10²⁰cm³。

在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層的生長溫度為800-1500℃，生長壓力為75-1000mbar，N型GaN層在氮氣、氫氣或者氫氮混合氣環境中生長。

在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層采用N-InGaN、N-AlGaN或者N-AlGaInN中的任一種，所述薄N-GaN層與厚N-GaN層交替生長采用AlGaN/GaN、InGaN/GaN或者AlGaInN/GaN中的任一種。

本發明由于采用了上述結構，將N型GaN層分為兩大部分。第一大部分薄N-GaN層為高濃度生長部分，主要是為了通過高濃度來降低開啟電壓，高濃度條件下要生長薄N-GaN層，是因為生長過厚會產生較多的缺陷，使后面的晶體質量變差，從而影響亮度。第二大部分厚N-GaN層為低濃度厚生長部分，是為了將高濃度產生的大缺陷將其覆蓋住，以提高晶體質量。同現有技術相比，本發明通過此種生長結構，即可以提高摻雜濃度，又可以保證晶體質量。從而，在一定程度上降低LED的開啟電壓，改善電流擴展效果，使MQW區域形成一些有助于發光的缺陷，最終提高復合效率。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

附圖說明

圖1是現有技術中LED外延結構示意圖；

圖2是本發明一種LED外延結構示意圖；

圖3是本發明另一種LED外延結構示意圖；

圖4是本發明中N型GaN層厚度與濃度關系示意圖。

具體實施方式

參看圖2和圖3，本發明N-GaN層藍光LED外延結構從下至上依次包括藍寶石襯底1、AlN緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區5、電子阻擋層6和P型GaN層7。N型GaN層4包括生長厚度較薄的薄N-GaN層8和生長厚度較厚的厚N-GaN層9。薄N-GaN層8與厚N-GaN層9交替生長，或者厚N-GaN層9與薄N-GaN層8交替生長，交替生長周期為3-50個周期。N型GaN層4中摻雜Si元素。