[實用新型]GaN基LED外延結構

有效

• 申請號: 201520933121.1
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN205092260U
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 劉恒山;劉慰華;馮猛;陳偉;陳立人
• 申請（專利權）人: 聚燦光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/14;H01L33/00
• 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

本實用新型涉及半導體發光器件技術領域，尤其涉及一種GaN基LED外延結構。

背景技術

發光二極管(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，得以廣泛應用，特別是在照明領域的應用所占比例越來越高，在技術上對大功率LED芯片發光效率的要求與日俱增。

要提高大功率LED芯片發光效率，需要提高其光電轉換效率，主要通過提高內量子效率和外量子效率來實現。目前內量子效率的提高已經接近理論的極限狀態，而提升LED器件的光取出效率成為技術發展的熱點，通過設計新的芯片結構來改善出光效率，進而提升發光效率（或外量子效率）。n型區是制造GaN（氮化鎵）型LED器件必不可少的環節，N型GaN結構及其外延生長方法是提高GaN基LED光取出效率和降低串聯電阻的關鍵。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種提高GaN基LED抗靜電性能的外延結構。

為了實現上述目的，本實用新型一實施方式提供一種GaN基LED外延結構，所述LED外延結構從下向上依次包括：

襯底，N型GaN層，MQW有源層，P型AlGaN層，P型GaN層；

所述N型GaN層包括依次排布的第一GaN層、高摻雜N型GaN層和第二GaN層；

所述第一GaN層和第二GaN層分別由若干非摻雜層和摻雜層交替排列組成，且所述高摻雜N型GaN層摻雜濃度不小于所述摻雜層。

作為本實施方式的進一步改進，第一GaN層中，非摻雜層厚度逐漸遞增，摻雜層厚度逐漸遞減。

作為本實施方式的進一步改進，第二GaN層中，非摻雜層厚度逐漸遞減，摻雜層厚度逐漸遞增。

作為本實施方式的進一步改進，第一GaN層中，摻雜層摻雜濃度保持不變，且每一對上下相鄰的摻雜層與非摻雜層總厚度保持不變。

作為本實施方式的進一步改進，第二GaN層中，摻雜層摻雜濃度保持不變，且每一對上下相鄰的摻雜層與非摻雜層總厚度保持不變。

作為本實施方式的進一步改進，第一GaN層中，每一對上下相鄰的摻雜層與非摻雜層總厚度為10nm-50nm。

作為本實施方式的進一步改進，第二GaN層中，每一對上下相鄰的摻雜層與非摻雜層總厚度為10nm-50nm。

作為本實施方式的進一步改進，高摻雜N型GaN層的摻雜濃度保持不變。

作為本實施方式的進一步改進，高摻雜N型GaN層的厚度為600nm-1200nm。

作為本實施方式的進一步改進，GaN基LED外延結構還包括位于襯底和N型GaN層之間的成核層和氮化物緩沖層

與現有技術相比，本實用新型采用漸變的N型GaN層結構，能減少位錯密度，有利電流擴展，提高材料的抗靜電能力，同時對低電流密度的LED芯片有利于提高亮度；另一方面，此結構可以提高電子濃度，從而提高電子遷移率，降低發光電壓，LED芯片電壓比正常電壓低3%-5%，提高了抗靜電能力。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施方式中GaN基LED外延結構的結構示意圖；

圖2是本實用新型一實施方式中GaN基LED外延結構的制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖所示的具體實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本實用新型，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內。

如圖1所示，本實用新型提供的GaN基LED外延結構，該LED外延結構從下向上依次包括：襯底10，N型GaN層20，超晶格MQW（多量子阱）有源層30，P型AlGaN層40和P型GaN層50。

本實用新型一實施方式中，襯底10的材料為藍寶石襯底，當然，在本實用新型的其他實施方式中，襯底10也可以為其他襯底材料，如Si、SiC等。

本實用新型一實施方式中，N型GaN層20自下而上包括三部分：

a.第一GaN層201，其由若干非摻雜層（uGaN）2011和摻雜層（nGaN）2012交替排列組成。每一對上下相鄰的摻雜層2012與非摻雜層2011構成一組交替層2010。其中，非摻雜層2011厚度自下而上逐漸遞增，摻雜層2012厚度自下而上逐漸遞減。摻雜層2012的摻雜濃度保持不變，摻雜濃度范圍為5E18-1.5E19cm^-3。每一組交替層2010的總厚度保持不變，厚度范圍為10nm-50nm。