P型LED外延结构、生长方法及LED显示装置制造方法及图纸

本申请公开了P型LED外延结构、生长方法及LED显示装置，P型LED外延结构，所述结构自下而上包含蓝宝石衬底、低温氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、高掺杂P型氮化镓层以及接触层，高掺杂P型氮化镓接触层进一步包含第一P型氮化镓层和第二P型氮化镓层，且所述第一P型氮化镓层和所述第二P型氮化镓层分别采用不同的载气来生长。本发明专利技术可获得不同结晶质量的P-GaN，其增强了电子限制能力，增强空穴注入，减缓电子注入，同时抑制极化效应，扩展电流，缓解静电对GaN基LED的冲击，从而提高了外延片的抗静电能力。

【技术实现步骤摘要】
P型LED外延结构、生长方法
本申请涉及半导体技术中氮化镓系材料制备
领域，具体地说，是涉及一种P型LED外延结构、生长方法及LED显示装置。
技术介绍
在现有技术中，所谓异质外延，即衬底材料和外延层是不同种材料。所谓氮化镓(GaN)，这是一种具有较大禁带宽度的半导体，属于所谓宽禁带半导体之列。它是微波功率晶体管的优良材料，也是蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体。以蓝宝石为衬底的异质外延生长氮化镓，由于晶格失配度较大和热膨胀系数差异较大，会导致生长的GaN内部有高密度的缺陷产生，在P型和N型同侧电极的LED芯片中会造成电流分布不均，从而抗静电能力较差。申请号为：201010228152.9的专利“一种GaN基LED外延片及其生长方法”中提到通过引入n型缺陷阻断层，阻断因异质外延或n型掺杂产生的缺陷，提高晶体的生长质量，进而扩展电流，缓冲静电对GaN基LED的冲击而提高其抗静电能力。申请号为：200910188007.X的专利“一种GaN基发光二极管外延片及其生长方法”中提到采用高低温生长P-GaN，通过过渡一层低温P-GaN，不致由于温度过高，造成临近周期的InGaN的破坏，使其In组分不容易析出，从而提高抗静电能力。但上述两专利公开文本所述的内容，针对现有技术制备的GaN基LED外延片抗静电能力较弱，无法满足现有GaN基LED外延生长的需求。
技术实现思路
为解决现有技术中GaN基LED外延片抗静电能力弱的技术问题，特提供以下技术方案：本申请提供了一种P型LED外延结构，所述结构自下而上包含蓝宝石衬底、低温氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、高掺杂P型氮化镓层以及接触层，其特征在于：所述高掺杂P型氮化镓接触层进一步包含第一高掺杂P型氮化镓层和第二高掺杂P型氮化镓层，且所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层分别采用不同的载气来生长。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层采用氮气作为载气来生长，而所述第二高掺杂P型氮化镓层采用氮气与氢气的混合气体作为载气来生长。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层是在820-920℃的温度条件下生长的，而所述第二高掺杂P型氮化镓层是在850-950℃温度条件下生长的。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层是在相同温度条件以及相同压力条件下生长的。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层是在不同温度条件及/或不同的压力条件下生长的。本申请还提供了一种LED显示装置，其特征在于，所述LED显示装置包含应用了权利要求1-5中任一项所述的P型LED外延结构的外延片。本申请还提供了一种P型LED外延结构生长方法，依次包含处理蓝宝石衬底、生长低温氮化镓缓冲层、生长非掺杂氮化镓层、生长n型氮化镓层、生长第一势垒层、生长浅量子阱层、生长多量子阱层、生长电子阻挡层、生长高掺杂P型氮化镓层以及生长接触层，其特征在于：所述生长高掺杂P型氮化镓层的步骤进一步包含:生长第一高掺杂P型氮化镓层；以及生长第二高掺杂P型氮化镓层，其中所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层分别采用不同的载气来生长。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层采用氮气作为载气来生长，而所述第二高掺杂P型氮化镓层采用氮气与氢气的混合气体作为载气来生长。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层是在820-920℃的温度条件下生长的，而所述第二高掺杂P型氮化镓层是在850-950℃温度条件下生长的。进一步地，其中，所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层是在相同温度条件以及相同压力条件下生长的。与现有技术相比，本申请所述的P型LED外延结构、生长方法及LED显示装置，达到了如下效果：上述技术方案可获得不同结晶质量的P-GaN，其增强了电子限制能力，增强空穴注入，减缓电子注入，同时抑制极化效应，扩展电流，缓解静电对GaN基LED的冲击，从而提高了外延片的抗静电能力。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为现有技术中P型LED外延结构的示意图。图2为依据本申请实施例的P型LED外延结构的示意图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。图1是现有技术中P型LED外延结构的示意图。如图1所示，现有技术中的P型LED外延结构由下向上通常分为以下部分:蓝宝石衬底、GaN缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层以及接触层(CTL层)，图1中分别以标号1-10来表示。其中，上述结构中的每一层分别在一特定的环境条件下形成。例如，整个P型GaN层都是在相同的环境下生长的。为了改善现有技术制备的GaN基LED外延片抗静电能力较弱的状况，本专利技术的实施例提供一种新的P型GaN基LED外延结构及其生长方法，通过以不同的载气对原本的单一层进行生长控制来产生具有不同结构的外延片，以提升其抗静电能力。图2是依据本申请实施例的P型LED外延结构的示意图。如图2所示，P型GaN基外延结构由下至上依次为蓝宝石衬底，低温GaN缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、高掺杂P型GaN层和接触层(CTL)。其中所述的高掺杂P型GaN接触层分为第一P型GaN层和第二P型GaN层，第一P型GaN层采用氮气作为载气，第二P型GaN层则采用氮气、氢气混合气体作为载气。从而，依据本申请实施例的P型GaN基外延结构总共分成11个部分(包含第一P型GaN层和第二P型GaN层)，分别以标号1-11来表示。为了产生上述P型GaN基外延结构，本申请的实施例可以按照以下具体实施步骤进行：1)将衬底1在氢气气氛里进行高温退火，清洁所述衬底1表面，温度控制在1000-1250℃之间，然后进行氮化处理，衬底是适合GaN及其半导体外延材料生长的材料，如蓝宝石，SiC，单晶Si等，若采用蓝宝石作为衬底，则可以在1000-1250℃于H2气氛中高温净化蓝宝石衬底5-12分钟；2)降温至520本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种P型LED外延结构，所述结构自下而上包含蓝宝石衬底、低温氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、高掺杂P型氮化镓层以及接触层，其特征在于：所述高掺杂P型氮化镓接触层进一步包含第一P型氮化镓层和第二P型氮化镓层，且所述第一P型氮化镓层和所述第二P型氮化镓层分别采用不同的载气来生长。

【技术特征摘要】
1.一种P型LED外延结构，所述结构自下而上包含蓝宝石衬底、低温氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、第一势垒层、浅量子阱层、多量子阱层、电子阻挡层、高掺杂P型氮化镓层以及接触层，其特征在于：所述高掺杂P型氮化镓层，进一步包含：第一高掺杂P型氮化镓层和第二高掺杂P型氮化镓层，且所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层分别采用不同的载气来生长；所述第一高掺杂P型氮化镓层采用氮气作为载气来生长，而所述第二高掺杂P型氮化镓层采用氮气与氢气的混合气体作为载气来生长。2.如权利要求1所述的P型LED外延结构，其特征在于，所述第一高掺杂P型氮化镓层是在820-920℃的温度条件下生长的，而所述第二高掺杂P型氮化镓层是在850-950℃温度条件下生长的。3.如权利要求1所述的P型LED外延结构，其特征在于，所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层是在相同温度条件以及相同压力条件下生长的。4.如权利要求1所述的P型LED外延结构，其特征在于，所述第一高掺杂P型氮化镓层和所述第二高掺杂P型氮化镓层是在不...

【专利技术属性】
技术研发人员：向锦涛，胡艳芳，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43