[發明專利]LED外延結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201510367192.4
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104952997A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 馮猛;陳立人;劉恒山
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/26
• 分類號: H01L33/26;H01L33/02
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 楊林潔

技術領域

本發明涉及半導體發光器件技術領域，尤其涉及一種LED外延結構及其制備方法。

背景技術

發光二極管（Light-Emitting?Diode，LED）作為一種高效、環保和綠色新型固態照明光源，具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高及使用功耗低等優點，使其得以廣泛應用。特別地，隨著LED?行業的迅猛發展，LED在照明領域的應用所占比例越來越高。隨著大功率LED芯片在照明領域廣泛應用，對大功率LED芯片發光效率要求與日俱增；相應的，提高大功率LED芯片發光效率，一方面要提高大功率芯片的亮度，另外一方面要降低大功率芯片在高電流密度下的工作電壓。

GaN材料具有帶隙寬（Eg＝3.39?eV）、發光效率高、壽命長等特點，成為制備藍白光發光二極管（LED）的最優選材料，被譽為第三代半導體材料。

GaN和襯底材料間的晶格常數和熱膨脹系數相差較大（如GaN和藍寶石襯底間晶格常數相差16%），因此GaN外延薄膜中存在的位錯密度很大，通常為10⁸～10^10?cm^－2。另一方面，利用MOCVD技術生長GaN材料時，通常用NH3作為N源，而N-H的鍵能較大，所以一般認為是典型的外延生長溫度為900～1050℃，才有助于獲得高質量的GaN材料；相應的，在這樣的溫度下，有一部分GaN會逆向分解，產生氮空位，如此，缺陷和氮空位的產生，會使得本征的GaN偏向于N型，不利于空穴濃度的提升。

進一步的，為獲得較高的空穴濃度，通常采用Cp₂Mg為Mg源對GaN材料進行摻雜，然而經過退火后，僅能打開少部分的Mg-H，當Mg摻雜濃度達到10¹⁹～10²⁰?cm^－3，也僅有0.1%～1%的Mg得到活化，使其空穴濃度達到10¹⁷～10¹⁸cm^－3，相應的，雜原子Mg的摻雜濃度如此之高，會嚴重影響GaN的晶體質量，同時，由于Cp₂Mg在化學氣相沉積（MOCVD）過程中的復雜的分解機理，導致獲得的P型GaN結構中有大量的C和H等雜質，這些雜質會對下層MQW有源層發出的光有吸收，導致發光效率下降。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LED外延結構及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明一實施方式提供一種LED外延結構，所述LED外延結構包括：

襯底，N型GaN層，MQW有源層，電子阻擋層，歐姆接觸層；所述電子阻擋層和所述歐姆接觸層之間還生長有極化摻雜層，所述極化摻雜層為非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層中?Al的摩爾含量從與所述電子阻擋層接觸的下表面到與所述歐姆接觸層接觸的上表面遞減。

作為本實施方式的進一步改進，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層的厚度為30~60nm。

作為本實施方式的進一步改進，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層的厚度為50nm。

作為本實施方式的進一步改進，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層與所述電子阻擋層接觸的下表面中，所述x的取值范圍為0.2~0.4；

所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層與所述電子阻擋層接觸的上表面中，所述x的取值范圍為0~0.2。

作為本實施方式的進一步改進，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層與所述電子阻擋層接觸的下表面中，所述x的取值為0.3，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層與所述歐姆接觸層接觸的上表面中，所述x的取值為0.01。

作為本實施方式的進一步改進，所述非故意摻雜Al_xGa_(1-x)N層中Al的摩爾含量從與所述電子阻擋層接觸的下表面到與所述歐姆接觸層接觸的上表面線性遞減。

為了實現上述發明目的之一，本實施方式的一種LED外延結構的制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上生長N型GaN層；

在所述N型GaN層上生長MQW有源層；