一種具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管外延技術(shù)領(lǐng)域，特別是具有高空穴濃度P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著LED行業(yè)快速的發(fā)展，人們對(duì)亮度的需求越來(lái)越高。決定LED亮度很關(guān)鍵一點(diǎn)是P-GaN的Mg濃度、遷移率、晶體質(zhì)量等，很多專家學(xué)者，針對(duì)P-GaN先后提出二步生長(zhǎng)法、P-AlGaN、高壓生長(zhǎng)等來(lái)改善P-GaN提高LED的亮度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石襯底1、A1N緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN層7，如圖1所示。但是上述結(jié)構(gòu)的P_GaN層7存在以下缺點(diǎn):首先，P-GaN的濃度相對(duì)比較低；其次，它的遷移率也比較低；再次，在P-GaN的勢(shì)壘高度低于P-AlGaN，限制一定的載流子移動(dòng)；最后，P_GaN的晶體質(zhì)量相對(duì)比較差，有一定的缺陷密度。因此，P-GaN會(huì)影響LED的光電特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有高空穴濃度P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)。它具有較高的勢(shì)壘高度，使載流子更容易躍遷到有源區(qū)，能夠有效提高空穴濃度和遷移率，改善晶體質(zhì)量，從而提高LED的亮度。
[0005]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案以如下方式實(shí)現(xiàn):
一種具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，它從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底、A1N緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層和P型GaN層。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述P型GaN層從下至上依次包括交替生長(zhǎng)的AlxGal-xN層和MgN-1n層,位于最頂層的MgN-1n層上方置有P-AlGaN層。
[0006]在上述的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述AlxGal-xN層和MgN_In層交替生長(zhǎng)周期為1-50個(gè)周期，生長(zhǎng)AlxGal-xN層的厚度為10-1000埃，其中A1組分為0〈χ〈1。生長(zhǎng)MgN-1n層的厚度為5-500埃，其中In濃度為5χ1017 ~1χ1023 cm3。生長(zhǎng)P-AlGaN層厚度為5_500nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xl017 ~lxl023cm3。
[0007]在上述的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層生長(zhǎng)溫度為800-1200°C，生長(zhǎng)壓力為75-1000mbar,在氮?dú)?、?lt;氣或者氣氮混合氣環(huán)境中生長(zhǎng)。
[0008]在上述的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層采用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC襯底任一種。
[0009]在上述的藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述AlxGal-xN層采用P_AlGaN層、P_AlGaInN層、AlGalnN 層、P-Al InN 層或者 A1 InN 層任一種。
[0010]本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，將P型GaN層改變?yōu)锳lxGal-xN層和MgN_In層交替生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，由于AlGaN材料特性能整體提高勢(shì)壘高度，雖然遷移率有所降低。但是，有更多的載流子躍遷到有源區(qū)，提高電子與空穴復(fù)合的效率。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)AlxGal-xN層和MgN-1n層交替生長(zhǎng)，可以改善晶體質(zhì)量、提高遷移率，增加空穴濃度，從而進(jìn)一步提高LED的出光效率。
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中LED外延結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中LED外延結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參看圖2，本發(fā)明的具有高空穴濃度P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底1、A1N緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN層7，其中的P型GaN層7包括AlxGal-xN層8、MgN-1n層9和P-AlGaN層10。
[0014]實(shí)施例一:
P型GaN層7從下至上依次包括AlxGal-xN層8、MgN-1n層9和P-AlGaN層10，AlxGal-xN層8和MgN-1n層9交替生長(zhǎng)。AlxGal-xN層8和MgN-1n層9交替生長(zhǎng)周期為1-50個(gè)周期，生長(zhǎng)AlxGal-xN層8的厚度為10埃，其中A1組分為0〈χ〈1 ;生長(zhǎng)MgN-1n層9的厚度為5 ±矣，In濃度為5xlOnCm3 ;生長(zhǎng)P-AlGaN層10厚度為5nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xlOncm3。P型GaN層7生長(zhǎng)溫度為800°C，生長(zhǎng)壓力為75mbar，在氮?dú)?、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長(zhǎng)。P型GaN層7使用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC等襯底。AlxGal-xN 層 8 也可以為 P-AlGaN 層、P-AlGalnN 層或 AlGalnN 層、Ρ-ΑΙΙηΝ 層或者AlInN層等。
[0015]實(shí)施例二:
與實(shí)施例一不同的是:生長(zhǎng)AlxGal-xN層8的厚度為500埃，生長(zhǎng)MgN-1n層9的厚度為200 ±矣，In濃度為5xl02°cm3，生長(zhǎng)P-AlGaN層10厚度為300nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xl019cm3。P型GaN層7生長(zhǎng)溫度為1000°C，生長(zhǎng)壓力為400mbar。
[0016]實(shí)施例三:
與實(shí)施例一不同的是:生長(zhǎng)AlxGal-xN層8的厚度為1000埃，生長(zhǎng)MgN-1n層9的厚度為500埃，In濃度為lxl023cm3，生長(zhǎng)P-AlGaN層10厚度為500nm，其中，Mg的摻雜濃度為lxl023cm3。P型GaN層7生長(zhǎng)溫度為1200°C，生長(zhǎng)壓力為lOOOmbar。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明實(shí)施方案中的三種實(shí)施例，但是并不以此限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所作的任何修改、等同替換等顯而易見(jiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，它從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底(1)、A1N緩沖層(2)、U型GaN層(3)、N型GaN層(4)、有源區(qū)(5)、電子阻擋層(6)和P型GaN層(7)，其特征在于:所述P型GaN層(7)從下至上依次包括交替生長(zhǎng)的AlxGal-xN層(8)和MgN-1n層(9)，位于最頂層的MgN-1n層(9)上方置有P-AlGaN層(10)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述AlxGal-xN層(8)和MgN-1n層(9)交替生長(zhǎng)周期為1_50個(gè)周期，生長(zhǎng)AlxGal-xN層(8)的厚度為10-1000埃，其中A1組分為0〈χ〈1 ;生長(zhǎng)MgN-1n層(9)的厚度為5-500 ±矣，其中In濃度為5xl017 ~lxl023 cm3;生長(zhǎng)P-AlGaN層(10)厚度為5_500nm，其中，Mg的摻雜濃度為 5x1017 ?lxl023cm3。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型GaN層(7)生長(zhǎng)溫度為800-1200°C，生長(zhǎng)壓力為75_1000mbar，在氮?dú)狻錃饣蛘邭涞旌蠚猸h(huán)境中生長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型GaN層(7)采用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC襯底任一種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述 AlxGal-xN 層(8)采用 P-AlGaN 層、P-AlGalnN 層、AlGalnN 層、Ρ-Α1ΙηΝ 層或者 AlInN層任一種。
【專利摘要】一種具有高空穴濃度的P-GaN藍(lán)光LED外延結(jié)構(gòu)，涉及發(fā)光二極管外延技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明從下至上依次包括藍(lán)寶石襯底、AlN緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層和P型GaN層。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述P型GaN層從下至上依次包括交替生長(zhǎng)的AlxGa1-xN層和MgN-In層，位于最頂層的MgN-In層上方置有P-AlGaN層。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有較高的勢(shì)壘高度，使載流子更容易躍遷到有源區(qū)，能夠有效提高空穴濃度和遷移率，改善晶體質(zhì)量，從而提高LED的亮度。
【IPC分類】H01L33/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105304780
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410285900
【發(fā)明人】田宇, 余登永, 鄭建欽, 曾欣堯, 童敬文, 吳東海, 李鵬飛
【申請(qǐng)人】南通同方半導(dǎo)體有限公司, 同方股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年6月25日