[發(fā)明專利]一種P型半導(dǎo)體層生長方法、LED外延層及芯片

有效

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN113451454B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟小林;楊順貴;林雅雯;黃國棟;黃嘉宏
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶康佳光電技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/10;H01L33/14;H01L33/22;H01L33/02;H01L21/67
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 李發(fā)兵

本發(fā)明涉及一種P型半導(dǎo)體層生長方法、LED外延層及芯片。在生長P型半導(dǎo)體層時，以二維生長模式生長下部分層與上部分層，以三維生長模式生長中部分層，二維生長模式下生長的層結(jié)構(gòu)具有良好的晶體質(zhì)量與界面質(zhì)量，因此，上部分層與下部分層不僅對中部分層形成了保護，同時也保證了P型半導(dǎo)體層整體的界面質(zhì)量。中部分層具有較高的空穴濃度、較為粗糙的表面以及同上部分層、下部分層不同的折射率，提升了電流擴展效果，增加了LED外延層出光面的總面積，向光子提供更多的機會從器件表面出射，從而增加光提取效率。此外，表面粗糙也能夠降低內(nèi)反射，使得更多的光能夠被提取出去，從而進一步增大光提取效率，提高LED芯片的外量子效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種P型半導(dǎo)體層生長方法、LED外延層及芯片。

背景技術(shù)

GaN(氮化鎵)基LED已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，但是對GaN材料和LED的研究仍在一直進行，研究重點是提高GaN材料的質(zhì)量和LED芯片的量子效率以改進器件性能。LED芯片的亮度與其外量子效率直接相關(guān)，但目前LED芯片的外量子效率仍然較低，這嚴重影響了LED芯片的出光效果，制約了顯示技術(shù)的發(fā)展。

因此，如何提升LED芯片的外量子效率，改善其出光效果是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述相關(guān)技術(shù)的不足，本申請的目的在于提供一種P型半導(dǎo)體層生長方法、LED外延層及芯片，旨在解決相關(guān)技術(shù)中LED芯片外量子效率不高，出光效果不佳的問題。

一種P型半導(dǎo)體層生長方法，P型半導(dǎo)體層包括下部分層、中部分層及上部分層，P型半導(dǎo)體層生長方法包括：

以二維生長模式生長下部分層；

以三維生長模式生長中部分層；

以二維生長模式生長上部分層；

其中，中部分層與上部分層的接觸面為具有凹凸結(jié)構(gòu)的粗糙面。

上述P型半導(dǎo)體層生長方法中，在生長P型半導(dǎo)體層時，以二維生長模式生長P型半導(dǎo)體層的下部分層與上部分層，以三維生長模式生長P型半導(dǎo)體層的中部分層，從而將P型半導(dǎo)體中三維生長模式生長的中部分層夾在二維生長模式生長的上部分層與下部分層之間。二維生長模式下生長的層結(jié)構(gòu)具有良好的晶體質(zhì)量與界面質(zhì)量，因此，通過上部分層與下部分層保證了P型半導(dǎo)體層整體的界面質(zhì)量；同時，上部分層與下部分層也對中部分層也形成了良好的保護。中部分層采用三維生長模式生長，因此具有較高的空穴濃度、較為粗糙的表面以及同上部分層、下部分層不同的折射率，高的空穴濃度有利于電流擴展，表面粗糙增加了LED外延層出光面的總面積，不同于上部分層、下部分層的折射率則可以向光子提供更多的機會從器件表面出射，從而增加光提取效率。此外，表面粗糙也能夠降低內(nèi)反射，使得更多的光能夠被提取出去，從而進一步增大光提取效率，提高LED芯片的外量子效率。

可選地，以三維生長模式生長的方式包括以下兩種中的至少一種：

以氮氣為載氣進行生長；

在第一溫度下進行生長；

以二維生長模式生長的方式包括以下兩種中的至少一種：

以氫氣為載氣進行生長；

在第二溫度下進行生長，第二溫度高于第一溫度。

上述P型半導(dǎo)體層生長方法中，提供了兩種實現(xiàn)二維生長模式的方式，以及兩種實現(xiàn)三維生長模式生長的方式，有利于增大光提取效率，提高LED芯片的外量子效率。

可選地，以二維生長模式生長下部分層包括：

以二維生長模式生長無Mg(鎂)摻雜的下部第一AlGaN(鋁鎵氮)層；

以二維生長模式生長含In(銦)摻雜的下部第一MgN(氮化鎂)層；