一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法技术

技术编号:10246357 阅读:127 留言:0更新日期:2014-07-23 23:24
本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法,属于半导体技术领域。外延片包括:衬底、缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、电流扩展层、应力释放层、掺杂有Si的插入层、多量子阱层、电子阻挡层和p型层,插入层每一周期包括AlxGa1-xN层和AlyGa1-yN层,AlxGa1-xN层Si的掺杂浓度为C1,AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度为C2,插入层各层中最靠近多量子阱层的AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度最高,最靠近多量子阱层的AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度不低于量子垒层Si的掺杂浓度,且不高于电流扩展层Si的掺杂浓度,同一周期中,C1<C2。本发明专利技术通过上述方案提高了外延片抗静电能力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了,属于半导体
。外延片包括:衬底、缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、电流扩展层、应力释放层、掺杂有Si的插入层、多量子阱层、电子阻挡层和p型层,插入层每一周期包括AlxGa1-xN层和AlyGa1-yN层,AlxGa1-xN层Si的掺杂浓度为C1,AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度为C2,插入层各层中最靠近多量子阱层的AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度最高,最靠近多量子阱层的AlyGa1-yN层Si的掺杂浓度不低于量子垒层Si的掺杂浓度,且不高于电流扩展层Si的掺杂浓度,同一周期中,C1<C2。本专利技术通过上述方案提高了外延片抗静电能力。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
,特别涉及。
技术介绍
GaN (氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表,其优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性,使其被广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管。GaN基发光二极管的核心组件是芯片,芯片包括外延片和设于外延片上的电极。GaN基发光二极管外延片一般包括衬底、以及在衬底上依次向上生长的缓冲层、未掺杂的GaN层、η型层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层,其中多量子阱层包括若干个量子垒层和若干个与量子垒层交替生长的量子阱层。由于η型层的电子迁移率比较高,容易引起电子溢流,为了降低电子溢流现象,现有技术中一般是在η型层和应力释放层之间设置η型电流扩展层。在实现本专利技术的过程中,专利技术人发现现有技术至少存在以下问题:现有技术中,通过增设η型电流扩展层以降低电子溢流现象,电子溢流现象虽然有所改善,但是η型电流扩展层对电子的扩散能力有限,使得由该外延片制成的发光器件的抗静电能力差,工 作电压高。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题,本专利技术实施例提供了。所述技术方案如下:—方面,提供了一种GaN基发光二极管外延片,所述外延片包括:衬底、以及在所述衬底上向上生长的缓冲层、未掺杂的GaN层、η型层、掺杂有Si的电流扩展层、应力释放层、掺杂有Si的插入层、多量子阱层、电子阻挡层和P型层,所述多量子阱层包括若干个掺杂有Si的量子垒层和若干个与所述量子垒层交替生长的量子阱层,所述插入层的生长温度不高于所述量子垒层的生长温度,所述插入层为周期结构,每一周期包括AlxGahN层和AlyGa1J层,所述AlxGa1J层的Si的掺杂浓度为Cl,所述AlyGa1J层的Si的掺杂浓度为C2,所述插入层各层中最靠近所述多量子阱层的AlyGai_yN层中Si的掺杂浓度最高,所述最靠近所述多量子阱层的AlyG&1_yN层中Si的掺杂浓度不低于所述量子垒层中Si的掺杂浓度,且不高于所述电流扩展层中Si的掺杂浓度,其中,0<x< l,0<y < 1,0<C1,0〈C2,在同一周期中,C1〈C2。优选地,所述插入层各周期结构中的AlxGahN层的Al的组分含量从下至上递增。优选地,在同一周期中,x=y=0,或者是O < y < X < I。优选地,所述插入层各周期结构中的AlyGai_yN层的Si的掺杂浓度从下至上各层保持不变或者从下至上逐层递增。进一步地,在同一周期中,所述AlxGa1J^层的厚度不大于所述AlyGa^N层的厚度。优选地,所述插入层的各AlxGahN层的Al的组分含量不高于电子阻挡层中Al的组分含量。具体地,所述插入层的生长温度700_950°C。另一方面,提供了一种GaN基发光二极管外延片的制作方法,所述装置包括:提供一衬底;在所述衬底上依次生长缓冲层、 未掺杂的GaN层、η型层、掺杂有Si的电流扩展层、应力释放层;采用不高于量子垒层的生长温度在所述应力释放层上生长掺杂有Si的插入层,所述插入层为周期结构,每一周期包括AlxGa1J层和AlyGa1J层,所述AlxGa1J层的Si的掺杂浓度为Cl,所述AlyGai_yN层的Si的掺杂浓度为C2,所述插入层各层中最靠近所述多量子阱层的AlyGa1J层中Si的掺杂浓度最高,所述最靠近所述多量子阱层的AlyG&1_yN层中Si的掺杂浓度不低于所述量子垒层中Si的掺杂浓度,且不高于所述电流扩展层中Si的掺杂浓度,其中,O ^ X < 1,0 ^ y < 1,0 ^ C1,0〈C2,在同一周期中,CKC2 ;在所述插入层上生长所述多量子阱层,所述多量子阱层包括若干个掺杂有Si的所述量子垒层和若干个与所述量子垒层交替生长的量子阱层;在所述多量子阱层上依次生长电子阻挡层和P型层。优选地,生长每个周期的所述AlxGa1J层时,各周期结构中的AlxGa1J层的Al的组分含量从下至上递增。优选地,在生长每一个周期的AlxGa1J^层和AlyGa^yN层时,x=y=0,或者是O < y<X < 10本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过设置掺杂有Si的插入层,插入层的每一个周期包括AlxGa1J^层和AlyGa^yN层,同一周期中,AlxGa1J层的掺杂Si的浓度低于AlyGa1J层的掺杂Si的浓度,AlxGa1J层对电子的阻力大于AlyGa^yN层,电子在经过AlxGa^xN层时由于AlxGa^xN层的阻力而在AlxGahN层中扩散开来,降低了电子在某一点大量聚集的现象,从而提高了外延片的抗静电能力,AlyGa1J层掺杂的Si比较多,电子在扩散后能够轻易通过AlyGa1J层,降低了外延片的工作电压;同时,使最靠近所述多量子阱层的所述AlyGai_yN层中Si的掺杂浓度最高,能够使电子更加高效地进入多量子阱层,提高了外延片的内量子效率。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图;图2是本专利技术实施例二提供的一种GaN基发光二极管外延片的制作方法流程图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片,该外延片包括:衬底11、以及在衬底11上向上生长的缓冲层12、未掺杂的GaN层13、n型层14、掺杂有Si的电流扩展层15、应力释放层16、掺杂有Si的插入层17、多量子阱层18、电子阻挡层19和p型层20。其中,多量子阱层18包括若干个掺杂有Si的量子垒层181和若干个与量子垒层181交替生长的量子阱层182,插入层17的生长温度不高于量子垒层181的生长温度,插入层17为周期结构,每一周期包括AlxGa^N层171和AlyGa1J层172,AlxGa1J层171的Si的掺杂浓度为Cl,AlyGai_yN层172的Si的掺杂浓度为C2,插入层17各层中最靠近多量子阱层18的AlyG&1_yN层172中Si的掺杂浓度最高,最靠近多量子阱层18的AlyG&1_yN层172中Si的掺杂浓度不低于量子垒层182中Si的掺杂浓度,且不高于电流扩展层本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种GaN基发光二极管外延片,所述外延片包括:衬底、以及在所述衬底上向上生长的缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、掺杂有Si的电流扩展层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和p型层,所述多量子阱层包括若干个掺杂有Si的量子垒层和若干个与所述量子垒层交替生长的量子阱层,其特征在于,所述外延片还包括设于所述应力释放层与所述多量子阱层之间的掺杂有Si的插入层,所述插入层的生长温度不高于所述量子垒层的生长温度,所述插入层为周期结构,每一周期包括AlxGa1‑xN层和AlyGa1‑yN层,所述AlxGa1‑xN层的Si的掺杂浓度为C1,所述AlyGa1‑yN层的Si的掺杂浓度为C2,所述插入层各层中最靠近所述多量子阱层的AlyGa1‑yN层中Si的掺杂浓度最高,所述最靠近所述多量子阱层的AlyGa1‑yN层中Si的掺杂浓度不低于所述量子垒层中Si的掺杂浓度,且不高于所述电流扩展层中Si的掺杂浓度,其中,0≤x<1,0≤y<1,0≤C1,0<C2,在同一周期中,C1<C2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:吕蒙普魏世祯谢文明
申请(专利权)人:华灿光电苏州有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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