[實用新型]GaN基LED外延片

有效

• 申請號: 201521094171.1
• 申請日: 2015-12-26
• 公開（公告）號: CN205264741U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 劉波;尹甲運;白欣嬌;袁鳳坡;王波;潘鵬;汪靈;周曉龍;王靜輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王占華

技術領域

本實用新型涉及以半導體為特征的器件技術領域，尤其涉及一種GaN基LED外延片。

背景技術

LED是一種將電能直接轉化為光能的固態半導體器件，相對于傳統光源，LED具有體積小、使用壽命長、響應速度快、發光效率高的特點，因此LED成為一種備受矚目的新型綠色光源進入照明領域。但是在大電流注入下LED存在發光效率衰減的問題，在一定程度上限制了大功率、高亮度LED的開發，也制約了LED在通用照明領域的發展。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種GaN基LED外延片，所述外延片提升了在大電流密度注入下LED的光輸出功率，比傳統的P-AlGaN勢壘結構的外延片光輸出功率提高了近5%～10%，同時LED芯片抗靜電能力也提高了近3%～6%。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種GaN基LED外延片，其特征在于包括：4英寸硅襯底，所述4英寸硅襯底的上表面從下到上依次為AlN/AlGaN緩沖層、非故意摻雜U型GaN層、硅摻雜N型GaN層、InGaN/GaN多重量子阱發光層、低溫P型GaN層、P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層以及高溫P型GaN層。

進一步的技術方案在于：所述P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層其周期數為3～10對。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：由于P型超晶格AlInGaN/InGaN層的插入，可以提高多量子勢壘（MQB）的勢壘高度，限制了電子從有源發光區的溢出，抑制在大電流注入下電子溢流到P型勢壘區與空穴發生非輻射復合，從而避免大電流密度注入下發光效率下降的現象，同時借助P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層，提高LED芯片抗靜電能力，實現LED在大電流注入下ESD的大幅度提高。

附圖說明

圖1是本實用新型所述外延片的結構示意圖；

其中：1、4英寸硅襯底2、AlN/AlGaN緩沖層3、U型GaN層4、N型GaN層5、InGaN/GaN多重量子阱發光層6、低溫P型GaN層7、P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層8、高溫P型GaN層。

具體實施方式

下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖1所示，本實用新型公開了一種GaN基LED外延片，包括：4英寸硅襯底1，所述4英寸硅襯底1的上表面從下到上依次為AlN/AlGaN緩沖層2、非故意摻雜U型GaN層3、硅摻雜N型GaN層4、InGaN/GaN多重量子阱發光層5、低溫P型GaN層6、P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層7以及高溫P型GaN層8。其中所述P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層7的周期數為3～10對。

上述GaN基LED外延片制備方法，包括如下步驟：在4英寸硅襯底1的上表面從下到上依次生長AlN/AlGaN緩沖層2、非故意摻雜U型GaN層3、硅摻雜N型GaN層4、InGaN/GaN多重量子阱發光層5、低溫P型GaN層6、P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層7以及高溫P型GaN層8。

由于P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層的插入，可以提高多量子勢壘（MQB）的勢壘高度，限制了電子從有源發光區的溢出，抑制在大電流注入下電子溢流到P型勢壘區與空穴發生非輻射復合，從而來避免大電流密度注入下發光效率下降的現象。通常情況下，P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層的生長存在很多困難，如材料晶體質量差、晶格失配及鎂摻雜激活效率率低等。本實用新型通過生長溫度、生長壓力與三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦（TMIn）的流量等關鍵因素對P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層Al組分、In組分和Mg摻雜的影響。

通過優化發現，Al組分流量介于50～100之間、In組分流量介于30～300之間能夠很好地將電子限定在量子阱區域并保持高的材料晶體質量，而生長溫度也保持在800～1000°C之間，并通過降低TMGa流量的方法解決了P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層摻雜效率低和空穴注入不足的問題，優化條件下生長的P型超晶格AlInGaN/InGaN電子阻擋層，極大地提高了電子在量子阱區與空穴發生輻射復合的幾率，提升了在大電流密度注入下LED的光輸出功率，比傳統的P-AlGaN勢壘結構的外延片光輸出功率提高了近5%～10%，同時LED芯片抗靜電能力也提高了近3%～6%。