[發明專利]一種LED外延結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202110488179.X
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113224215B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 卓祥景;萬志;史成丹;林海;程偉
• 申請（專利權）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/12;H01L33/32;H01L33/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種LED外延結構及其制備方法，在有源層背離所述N型半導體層一側設有復合電流擴展層，其中，所述復合電流擴展層包括若干個由空穴供給層及空穴勢壘層所組成的周期單元，且以所述空穴供給層作為所述復合電流擴展層的接觸表面；進一步地，所述空穴供給層的禁帶寬度小于或等于所述空穴勢壘層的禁帶寬度。使所述復合電流擴展層在通過空穴供給層提供空穴的同時，并通過空穴勢壘層形成有效空穴勢壘高度，以此提高P型摻雜濃度，拉高材料在該區域的價帶，進而有效提升電流的橫向擴展能力。

技術領域

本發明涉及發光二極管領域，尤其涉及一種LED外延結構及其制備方法。

背景技術

近來年，III-V族氮化物，由于其優異的物理及化學特性(禁帶寬度大、擊穿電場高、電子飽和遷移率高等)，從而廣泛應用于電子、光學領域。其中，以GaN/AlGaN基為主要材料的藍綠光和紫外光發光二極管，更是在照明、顯示、固化，殺等領域有著長足的發展。隨著LED應用端的逐漸擴大，市場對LED性能的要求也越來越高，而大電流密度下的正裝，倒裝芯片常因其電流擁擠效應引起熱效應導致效率下降，亮度發光不均等一系列技術問題，成為了當前各大LED外延和芯片廠商技術研發的熱點。

常規的LED外延結構主要包括襯底、N型半導體層、有源層、P型半導體層。其中，P型半導體層通常通過Mg原子的摻雜獲得P型材料，然而由于低的受主摻雜物溶解度缺陷引起的自補償效應以及氮化鎵基材料中高的Mg受主激活能，使得高空穴濃度的P型氮化鎵材料一直難以獲得；同時，由于其較低的摻雜效率，使得P型氮化鎵材料電阻較大，限制了電流的橫向擴展，特別在同側電極結構的正裝芯片和倒裝芯片中，電流擴展能力受限的表現尤其明顯。然而，由于電流橫向擴展能力受限，將直接導致電流的擁擠，引起局部熱效應明顯、芯片發光不均勻、非輻射復合增加等一系列問題。

目前，為了改善因電流橫向擴展能力不足引起的電流擁擠效應，通常會采用更厚的歐姆接觸層、增加芯片ITO厚度、增加P-Finger等技術手段。然而，歐姆接觸層厚度的增加，直接影響器件光子的出光效率，特別是在紫外光波段(UVB～UVC)，因歐姆接觸層通常采用GaN材料，其嚴重吸收紫外光，從而降低發光效率。當增加ITO厚度或者增加P-Finger，同樣也存在吸光或者擋光的問題，影響芯片光提取效率，進而帶來發光效率低的問題。

有鑒于此，本發明人專門設計了一種LED外延結構及其制備方法，本案由此產生。

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，以在不影響LED的光提取效率的前提下增加電流的橫向擴展能力。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種LED外延結構，包括：

襯底；

位于所述襯底表面的N型半導體層；

位于所述N型半導體層背離所述襯底一側的有源層；

位于所述有源層背離所述N型半導體層一側的復合電流擴展層；

其中，所述復合電流擴展層包括若干個由空穴供給層及空穴勢壘層所組成的周期單元，且以所述空穴供給層作為所述復合電流擴展層的接觸表面。

優選地，所述空穴供給層的禁帶寬度小于或等于所述空穴勢壘層的禁帶寬度。

優選地，所述復合電流擴展層應用于氮化鎵基發光二極管，用于為所述氮化鎵基發光二極管提供空穴并實現電流的橫向擴展；且所述空穴供給層包括P型摻雜的Al_xGa_1-xN層，所述空穴勢壘層包括N型摻雜的Al_yGa_1-yN層；其中，0≤x＜1，0≤y＜1。