[發明專利]LED芯片的外延結構及其生長方法

有效

• 申請號: 201410620659.7
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN104393129A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 陳偉;陳立人
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及半導體發光器件技術領域，特別是涉及一種LED芯片的外延結構及其生長方法。

背景技術

發光二極管(Light-Emitting?Diode，LED)是一種能發光的半導體電子元件。這種電子元件早在1962年出現，早期只能發出低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，時至今日能發出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當的光度。而用途也由初時作為指示燈、顯示板等；隨著技術的不斷進步，發光二極管已被廣泛的應用于顯示器、電視機采光裝飾和照明。

GaN作為第三代半導體材料代表之一，具有直接帶隙、寬禁帶、高飽和電子漂移速度、高擊穿電場和高熱導率等優異性能，在微電子應用方面得到了廣泛的關注。但是GaN在生長過程中，由于晶格的失配，會影響到晶體的質量，從而降低了量子阱的發光效率，造成LED芯片亮度的下降。

因此，針對上述技術問題，有必要提供進一步的解決方案。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種LED芯片的外延結構及其生長方法。

為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下：

本發明的LED芯片的外延結構依次包括襯底、GaN緩沖層、GaN非摻雜層、N型GaN層、量子阱層、P型GaN層、接觸層，所述量子阱層包括勢阱層和GaN勢壘層，所述勢阱層包括In_xGa_(1-x)N層、以及形成于所述In_xGa_(1-x)N層中的Al_xGa_(1-x)N層。

作為本發明的LED芯片的外延結構的改進，所述Al_xGa_(1-x)N層的厚度為0.1-1.0nm。

作為本發明的LED芯片的外延結構的改進，所述Al_xGa_(1-x)N層中，x取值介于0和1之間。

作為本發明的LED芯片的外延結構的改進，所述In_xGa_(1-x)N層中，x取值介于0和1之間。

作為本發明的LED芯片的外延結構的改進，所述P型GaN層包括低溫P型GaN層和高溫P型GaN層。

作為本發明的LED芯片的外延結構的改進，所述量子阱層和低溫P型GaN層之間還形成有InAlGaN/AlGaN超晶格電流阻擋層。

相應地，本發明還提供一種LED芯片的外延結構的生長方法，其包括如下步驟：

S1.提供襯底；

S2.在襯底上外延生長GaN緩沖層；

S3.在GaN緩沖層上外延生長GaN非摻雜層；

S4.在GaN非摻雜層上外延生長N型GaN層；

S5.在N型GaN層上外延生長量子阱層,所述勢阱層包括生長的In_xGa_(1-x)N層、以及生長于所述In_xGa_(1-x)N層中的Al_xGa_(1-x)N層；

S6.在量子阱層上外延生長P型GaN層；

S7.在P型GaN層上外延生長接觸層。

作為本發明的LED芯片的外延結構的生長方法的改進，所述步驟S5中，形成的Al_xGa_(1-x)N層的厚度為0.1-1.0nm。

作為本發明的LED芯片的外延結構的生長方法的改進，所述步驟S5中，所述Al_xGa_(1-x)N層的x的取值介于0和1之間。

作為本發明的LED芯片的外延結構的生長方法的改進，所述步驟S5中，所述In_xGa_(1-x)N層的x的取值介于0和1之間。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

通過插入Al_xGa_(1-x)N層，便于量子阱結構在生長的過程中，應力的互補和釋放，從而提高晶體的質量和發光效率，提高LED芯片的亮度；

通過控制Al組分和AlxGa(1-x)N插入層的厚度，可以調整量子阱層中的能帶結構，從而達到精確調整控制量子阱的應力，減小極化效應影響的目的；

通過控制AlxGa(1-x)N層在量子阱層中的不同位置，可以最大程度提高電子和空穴波函數的重疊概率；