一种具有高逆向崩塌电压的外延结构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，包括衬底、缓冲层、第一半导体层、超晶格层、有源层、第二半导体层和第一插入层；所述第一半导体层包括高温N‑GaN层和低温N‑GaN层，所述高温N‑GaN层的形成温度高于所述低温N‑GaN层的形成温度；所述第一插入层设置在低温N‑GaN层和高温N‑GaN层之间，所述第一插入层由Al

An epitaxial structure with high reverse collapse voltage

【技术实现步骤摘要】
一种具有高逆向崩塌电压的外延结构
本专利技术涉及发光二极管
，尤其涉及一种具有高逆向崩塌电压的外延结构。
技术介绍
目前LED广泛应用在家电上当指示照明使用，但家电中含有很多电子组件会引起电感效应，导致家电中的电子回路产生逆向脉冲，引起电子组件逆向电压崩溃，从而导致LED漏电、烧毁。具体的，向二极管组件所加的电压为P接负极而N接正极，当所加的电压在某一特定值以下时反向电流很小，而当所加电压值大于特定值时，反向电流会急剧增加，则此特定值就是所谓的逆向崩溃电压。现有的LED外延结构如图1所示，包括衬底10、缓冲层20、第一半导体层30、超晶格层40、有源层50和第二半导体层60。上述LED外延结构，其逆向崩溃电压较低，只有15V左右。由于现有LED的外延结构主要针对照明领域的应用，着重在芯片是否漏电方面，因此不适合应用在家电产品或电路密度高的产品上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，适用于家电产品或电路密度高的产品上。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，包括衬底、缓冲层、第一半导体层、超晶格层、有源层、第二半导体层和第一插入层；所述第一半导体层包括高温N-GaN层和低温N-GaN层，所述高温N-GaN层的形成温度高于所述低温N-GaN层的形成温度；所述第一插入层设置在低温N-GaN层和高温N-GaN层之间，所述第一插入层由AlxGa1-xN制成。作为上述方案的改进，x＝0.12～0.17，所述第一插入层的厚度为50～150nm。作为上述方案的改进，所述第一插入层的制作方法如下：采用MOCVD工艺，在NH3、H2和N2的气氛下，通入TMGa和TMAl，在压力为180～220torr，温度为750～900℃的条件下，形成第一插入层，其中TMGa的流量为80～150scm/min，TMAl的流量为450～550scm/min。作为上述方案的改进，还包括第二插入层，所述第二插入层设置在第一半导体层和超晶格层之间，所述第二插入层由掺杂Si的GaN制成。作为上述方案的改进，所述第二插入层由若干周期的N+-GaN层和N--GaN层组成；所述N+-GaN层的Si掺杂浓度大于N--GaN层的Si掺杂浓度。作为上述方案的改进，所述N+-GaN层中Si掺杂浓度大于1*1019，所述N--GaN层中Si掺杂浓度为1*1018～5*1018；所述N+-GaN层的厚度为20～50nm，所述N--GaN层的厚度为20～50nm。作为上述方案的改进，还包括第三插入层，所述第三插入层设置在超晶格层和有源层之间，所述第三插入层由掺杂Si的GaN制成。作为上述方案的改进，所述第三插入层由若干周期的N+-GaN层和N--GaN层组成；所述N+-GaN层的Si掺杂浓度大于N--GaN层的Si掺杂浓度。作为上述方案的改进，所述N+-GaN层中Si掺杂浓度大于1*1019，所述N--GaN层中Si掺杂浓度为1*1018～5*1018。作为上述方案的改进，所述低温N-GaN层的形成温度为800～850℃，所述高温N-GaN层的形成温度为1000～1050℃。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术的第一半导体层在形成高温N-GaN层后再形成一层低温N-GaN层，起到缓冲、承接上下层的作用，以提高外延结构的整体质量。此外，本专利技术在高温N-GaN层和低温N-GaN层之间设置第一插入层，以减少第一半导体层内的晶格缺陷，强化第一半导体层的逆向崩溃电流散布，提高外延结构的逆向崩溃电压。此外，本专利技术在第一半导体层和超晶格层之间插入由掺杂Si的GaN制成的第二插入层，利用Si来填补长晶的缺陷，提高GaN的品质，减少超晶格层的缺陷。进一步地，本专利技术在超晶格层和有源层之间插入由掺杂Si的GaN制成第三插入层，利用Si来填补长晶的缺陷，提高GaN的品质，进一步减少有源层的缺陷，最终提高外延结构的整体质量。附图说明图1是现有外延结构的结构示意图；图2是本专利技术外延结构的结构示意图；图3是现有外延结构的缺陷示意图；图4是本专利技术第一插入层插入在第一半导体层后的缺陷示意图；图5是本专利技术第一插入层和第二插入层插入外延结构后的缺陷示意图；图6是本专利技术第一插入层、第二插入层和第三插入层插入外延结构后的缺陷示意图。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作进一步地详细描述。参见图2，本专利技术提供的一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，包括衬底10、缓冲层20、第一半导体层30、超晶格层40、有源层50、第二半导体层60和第一插入层70。本专利技术的衬底10为蓝宝石衬底、氮化硅衬底、硅衬底或氮化铝衬底，但不限于此。本专利技术的衬底10优选为蓝宝石衬底。所述缓冲层20包括AlN层和U-GaN层，所述AlN层设置在衬底10和U-GaN层之间。所述第一半导体层30包括高温N-GaN层31和低温N-GaN层32，所述高温N-GaN层31设置在U-GaN层和低温N-GaN层32之间，所述低温N-GaN层32的形成温度小于高温N-GaN层31的形成温度。优选的，所述低温N-GaN层32的形成温度为800～850℃，所述高温N-GaN层31的形成温度为1000～1050℃。在完成第一半导体层30后需要形成有源层50，由于有源层50的形成温度低于高温N-GaN层31的形成温度，因此本专利技术的第一半导体层30在形成高温N-GaN层31后再形成一层低温N-GaN层32，起到缓冲、承接上下层的作用，以提高外延结构的整体质量。如图3所示，生长在衬底10上的第一半导体层30，由于GaN与Al2O3之间的晶格差异较大，因此第一半导体层30内部具有较大的晶格缺陷，若有源层直接形成在第一半导体层30上，也会导致有源层存在较大的晶格缺陷。本专利技术在高温N-GaN层31和低温N-GaN层32之间设置第一插入层70，以减少第一半导体层内的晶格缺陷，强化第一半导体层的逆向崩溃电流散布，提高外延结构的逆向崩溃电压。具体的，所述第一插入层70由AlxGa1-xN制成。由于AlGaN的电阻值高于GaN的电阻值，因此在第一半导体层中插入第一插入层可以增加外延结构的逆向崩溃电压，强化逆向崩溃电流散布，避免电流集中在一起。其次，由于AlGaN的晶格结构与GaN的晶格结构存在一定范围的差异，因此在第一半导体层中插入第一插入层可以阻断GaN的缺陷，减少漏电，避免逆向崩溃电压降低。进一步地，由于AlGaN的能阶大于GaN的能阶，电流需要更高的电压才能越过去(又称作电动势)，因此在第一半导体层中插入第一插入层可以增加芯片的逆向崩溃电压，强化逆向崩溃电流散布，避免电流集中在一起。参见图3和图4，在第一半导体层30的高温N-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，其特征在于，包括衬底、缓冲层、第一半导体层、超晶格层、有源层、第二半导体层和第一插入层；/n所述第一半导体层包括高温N-GaN层和低温N-GaN层，所述高温N-GaN层的形成温度高于所述低温N-GaN层的形成温度；/n所述第一插入层设置在低温N-GaN层和高温N-GaN层之间，所述第一插入层由Al

【技术特征摘要】
1.一种具有高逆向崩塌电压的外延结构，其特征在于，包括衬底、缓冲层、第一半导体层、超晶格层、有源层、第二半导体层和第一插入层；
所述第一半导体层包括高温N-GaN层和低温N-GaN层，所述高温N-GaN层的形成温度高于所述低温N-GaN层的形成温度；
所述第一插入层设置在低温N-GaN层和高温N-GaN层之间，所述第一插入层由AlxGa1-xN制成。


2.如权利要求1所述的具有高逆向崩塌电压的外延结构，其特征在于，x＝0.12～0.17，所述第一插入层的厚度为50～150nm。


3.如权利要求1所述的具有高逆向崩塌电压的外延结构，所述第一插入层的制作方法如下：
采用MOCVD工艺，在NH3、H2和N2的气氛下，通入TMGa和TMAl，在压力为180～220torr，温度为750～900℃的条件下，形成第一插入层，其中TMGa的流量为80～150scm/min，TMAl的流量为450～550scm/min。


4.如权利要求1所述的具有高逆向崩塌电压的外延结构，其特征在于，还包括第二插入层，所述第二插入层设置在第一半导体层和超晶格层之间，所述第二插入层由掺杂Si的GaN制成。


5.如权利要求1所述的具有高逆向崩塌电压的外延结构，其特征在于，所述第二插入层由若干周期的N+-GaN层和N--GaN层组成；
所述N+-G...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇美懿，庄家铭，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44