Led外延結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體發(fā)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】
[0002]發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，LED)作為一種高效、環(huán)保和綠色新型固態(tài)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(yōu)點，使其得以廣泛應用。特別地，隨著LED行業(yè)的迅猛發(fā)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(fā)光效率要求與日俱增；相應的，提高大功率LED芯片發(fā)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。
[0003]LED結構中的高溫電子阻擋層對MQW有源層具有破壞作用，通常采取在兩者之間生長一層較厚的且低溫的UAlGaN來對MQW有源層進行保護，然而，如此設計后，會增加LED芯片的單爐時間，同時增加吸光，影響其發(fā)光亮度。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種LED外延結構及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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，P型GaN層；所述MQW有源層和所述電子阻擋層之間還生長有極化摻雜皇層，所述極化摻雜皇層為AlxGa(1_x)N皇層，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與所述MQW有源層接觸的下表面到與所述電子阻擋層接觸的上表面遞減。
[0006]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層的厚度為8~30nm。
[0007]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層的厚度為8~20nm。
[0008]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層的厚度為12nm。
[0009]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層與所述MQW有源層接觸的下表面中，所述X的取值范圍為10%~20% ；
所述AlxGa(1_x)N皇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。/『4%。
[0010]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層與所述MQW有源層接觸的下表面中，所述X的取值范圍為10%~15% ；
所述AlxGa(1_x)N皇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。/『4%。
[0011]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層與所述MQW有源層接觸的下表面中，所述X的取值為12%，所述AlxGa(1_x)N皇層與所述電子阻擋層接觸的上表面中，所述X的取值為2%。
[0012]作為本實施方式的進一步改進，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與所述MQW有源層接觸的下表面到與所述電子阻擋層接觸的上表面線性遞減。
[0013]為了實現(xiàn)上述發(fā)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；
在所述MQW有源層上生長極化摻雜皇層；
在所述極化摻雜皇層上生長電子阻擋層；
在所述電子阻擋層上生長P型GaN層；
其中，所述極化摻雜皇層為AlxGa(1_x)N皇層，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與所述MQW有源層接觸的下表面到與所述電子阻擋層接觸的上表面遞減。
[0014]作為本實施方式的進一步改進，所述極化摻雜皇層的生長溫度的取值范圍為8400C ~880°C，其生長壓力為 200torr。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的LED外延結構及其制備方法，采用新的極化摻雜皇層取代傳統(tǒng)的低溫U-AlGaN層，所述極化摻雜皇層為AlxGa(1_x)N皇層，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與所述MQW有源層接觸的下表面到與所述電子阻擋層接觸的上表面遞減，減少吸光，有利出光，同時減少單爐時間，提升產能；進一步的，極化摻雜皇層形成逐漸降低的能級，有利于空穴的注入，提高復合效率。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一實施方式中LED外延結構的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明一實施方式中LED外延結構的制備方法的流程示意圖；
圖3是本發(fā)明一實施方式中LED外延結構中極化摻雜皇層中Al的摩爾含量的變化曲線示意圖；
圖4為本發(fā)明一實施方式的LED外延結構與現(xiàn)有技術的LED外延結構的亮度對比芯片測試數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術人員根據(jù)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發(fā)明的保護范圍內。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的LED外延結構，LED外延結構從下向上依次包括:襯底10，N型GaN層20，MQff有源層30，摻雜皇層40，電子阻擋層50，P型GaN層60。
[0019]本發(fā)明一實施方式中，襯底10的材料為藍寶石襯底，當然，在本發(fā)明的其他實施方式中，襯底10也可以為其他襯底材料，如S1、SiC等。
[0020]本發(fā)明一實施方式中，N型GaN層20優(yōu)選高溫N型GaN層。
[0021]本發(fā)明一實施方式中，MQW有源層30包括:從下向上依次生成的6-8個多量子阱層、以及生長在6-8個多量子阱層之上的InGaN的阱層。
[0022]本發(fā)明一實施方式中，摻雜皇層40為AlxGa(1_x)N皇層，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與MQW有源層30接觸的下表面到與所述電子阻擋層50接觸的上表面遞減。
[0023]本發(fā)明一實施方式中，所述AlxGa(1_x)N皇層的厚度為8~30nm。
[0024]進一步的，所述AlxGa(1_x)N皇層的厚度為8~20nm。
[0025]本發(fā)明一實施方式中，所述AlxGa(1_x)N皇層與MQW有源層30接觸的下表面中，所述X的取值范圍為10%~20% ；
所述AlxGa(1_x)N皇層與電子阻擋層接觸50的上表面中，所述x的取值范圍為0%~4%。
[0026]進一步的，所述AlxGa(1_x)N皇層與所述MQW有源層30接觸的下表面中，所述x的取值范圍為10%~15% ；
所述AlxGa(1_x)N皇層與電子阻擋層50接觸的上表面中，所述x的取值范圍為0%~4%。
[0027]進一步的，所述AlxGa(1_x)N皇層與MQW有源層30接觸的下表面中，所述x的取值為12%，所述AlxGa(1_x)N皇層與電子阻擋層50接觸的上表面中，所述x的取值為2%。
[0028]本發(fā)明一實施方式中，結合圖3所示，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與MQW有源層30接觸的下表面到與電子阻擋層50接觸的上表面線性遞減。當然，在本發(fā)明的其他實施方式中，所述AlxGa(1_x)N皇層中Al的摩爾含量從與MQW有源層30接觸的下表面到與電子阻擋層50接觸的上表面間斷遞減，或非線性遞減。如此，采用新的極化摻雜皇層40取代傳統(tǒng)的低溫U-AlGaN層，減少吸光，有利出光，同時減少單爐時間，提升產能；進一步的，使極化摻雜皇層40形成逐漸降低的能級，有利于空穴的注入，提高復合效率。
[0029]本發(fā)明一實施方式中，電子阻擋層50優(yōu)選P型AlGaN電子阻擋層。
[0030]本發(fā)明一實施方式中，P型GaN層60優(yōu)選高溫P型GaN。
[0031]在上述圖1所示LED外延結構的基礎上，本發(fā)明一實施方式中，所述LED外延結構還包括:生長于襯底10和N型GaN層20之間的成核層701。
[0032]其中，成核層701優(yōu)選低溫GaN成核層，并將TMGa作為Ga源。
[0033]在上述圖1所示LED外延結構的基礎上，本發(fā)明一實施方式中，所述LED外延結構還包括:生長于襯底10和N型GaN層20之間的氮化物緩沖層703。
[0034]氮化物緩沖層703可為GaN緩沖層或AlN緩沖層；本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，氮化物緩沖層703為厚度為0.5-lum間的高溫GaN緩沖層；當然，在本發(fā)明的其他實施方式中，GaN緩沖層還可以包括高溫條件下生長的高溫GaN緩沖層和低溫條件下生長的低溫GaN緩沖層，在此不做詳細贅述。
[0035]在上述圖1所示LED外延結構的基礎上，本發(fā)明一實施方式中，所述LED外延結構還包括:生長于襯底10和N型GaN層20之間的非摻雜GaN層705 ;本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，非摻雜GaN層705為非摻雜高溫U-GaN層。
[0036]當然，在上述圖1所示LED外延結構的基礎上，在本發(fā)明的其他實施方式中，上述成核層701、氮化物緩沖層703、非摻雜GaN層705還可以任意組合加入到LED外延結構中，例如:LED外延結構從下向上依次包括:襯底10、成核層701、氮化物緩沖層703、非摻雜GaN層705、N型GaN層20、MQff有源層30、摻雜皇層40、電子阻擋層50、P型GaN60層，在此不做詳細贅述。
[0037]在上述圖1所示LED外延結構的基礎上，本發(fā)明一實施方式中，所述LED外延結構還包括:生長于P型GaN層60上的歐姆接觸層80，本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，歐姆接觸層80為P型GaN接觸層，進一步的，歐姆接觸層80為高壓P型InGaN層，在此不做詳細贅述。
[0038]結合圖2所示，