LED外延结构及其制造方法、LED器件技术

本发明专利技术涉及一种LED外延结构。所述LED外延结构包括：依次层叠设置的n型限制层、n型波导层、发光层、p型波导层及p型限制层，其中，所述p型波导层包括依次层叠设置的第一p型波导子层、电子阻挡层及第二p型波导子层，所述第一p型波导子层相较于所述第二p型波导子层邻近所述发光层设置，所述电子阻挡层包括至少一层Al

【技术实现步骤摘要】
LED外延结构及其制造方法、LED器件


[0001]本专利技术涉及半导体发光
，尤其涉及一种LED外延结构及其制造方法、LED器件。

技术介绍

[0002]LED器件由于其功耗低、体积小、寿命长、驱动电压低、坚固耐用以及单色性佳等优点，广泛应用于显示技术、信号灯、车用内外指示灯、交通灯、手机、电子仪表、户内外显示、信息处理、通讯等领域。
[0003]红光LED器件包括外延结构，为了阻挡外延结构中的发光层的电子外溢，增加电子和空穴在发光层内的辐射复合概率，而提高红光LED器件的发光效率，通常在外延结构中设置电子阻挡层，传统的电子阻挡层的材料为Al
x
In1‑
x
P，Al
x
In1‑
x
P受晶格匹配限制，x一般在0.45
‑
0.55之间，使得Al
x
In1‑
x
P的禁带带隙较窄，而使得电子阻挡层与发光层的能级差较小，电子阻挡效果较差，导致红光LED器件存在发光效率衰减严重，耐反向偏压低，抗静电能力差等问题。即使增加电子阻挡层Al
x
In1‑
x
P的厚度，提升电子阻挡的效果仍然有限，此外电子阻挡层的厚度增加会使得红光LED器件的电性能下降。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种LED外延结构、LED器件及LED外延结构的制造方法，旨在有效提升电子阻挡层的电子阻挡效果，从而提高LED器件的发光效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力。
[0005]一种LED外延结构，所述LED外延结构包括依次层叠设置的n型限制层、n型波导层、发光层、p型波导层以及p型限制层，其中，所述p型波导层包括依次层叠设置的第一p型波导子层、电子阻挡层及第二p型波导子层，所述第一p型波导子层相较于所述第二p型波导子层邻近所述发光层设置，所述电子阻挡层包括至少一层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。
[0006]上述LED外延结构包括Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物为宽禁带材料，使得所述电子阻挡层与发光层之间的能级差更大，可有效提升所述电子阻挡层的电子阻挡效果，从而有效提升LED器件的发光效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力。
[0007]可选地，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层的厚度范围为0.5nm
‑
5nm。
[0008]可选地，所述电子阻挡层包括层叠设置的至少两层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层以及至少一层(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层，所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层与所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层交替层叠设置，其中，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层的层数比所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层的层数多一层，所述至少两层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层中的两层分别与所述第一p型波导子层和所述第二p型波导子层相邻设置。
[0009]可选地，所述电子阻挡层包括3至11层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层以及2至10层(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层。
[0010]可选地，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层包括碳掺杂的Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物。
[0011]基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种LED器件，所述LED器件包括n电极、p电极以及前述的LED外延结构，所述n电极与所述n型限制层电连接，所述p电极与所述p型限制层电连接。
[0012]基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种LED外延结构的制造方法，所述LED外延结构的制造方法包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底上形成n型限制层；在所述n型限制层背离所述衬底的一侧形成n型波导层；在所述n型波导层背离所述n型限制层的一侧形成发光层；在所述发光层背离所述n型波导层的一侧形成p型波导层，其中，所述形成p型波导层包括在所述发光层背离所述n型波导层的一侧依次层叠形成第一p型波导子层、电子阻挡层及第二p型波导子层，所述电子阻挡层包括至少一层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层；以及在所述p型波导层背离所述发光层的一侧形成p型限制层。
[0013]上述LED外延结构的制造方法，通过形成电子阻挡层，所述电子阻挡层包括Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物为宽禁带材料，使得所述电子阻挡层与所述发光层之间的能级差更大，可有效提升所述电子阻挡层的电子阻挡效果，从而有效提升LED器件的发光效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力。
[0014]可选地，所述形成电子阻挡层，包括：通入砷烷、三甲基镓和三甲基铝，以在所述第一p型波导子层背离所述发光层的一侧形成一层Al
y
Ga1‑
y
As层；对所述一层Al
y
Ga1‑
y
As层进行氧化处理，以氧化所述一层Al
y
Ga1‑
y
As层而形成一层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。
[0015]可选地，所述通入砷烷、三甲基镓和三甲基铝，以在所述第一p型波导子层背离所述发光层的一侧形成一层Al
y
Ga1‑
y
As层，包括：通入砷烷、三甲基镓、三甲基铝和碳前驱体，以在所述第一p型波导子层背离所述发光层的一侧形成一层碳掺杂的Al
y
Ga1‑
y
As层，其中，所述碳前驱体包括四溴化碳或四氯化碳。
[0016]可选地，所述电子阻挡层包括至少两层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层，所述形成电子阻挡层，包括：通入砷烷、三甲基镓和三甲基铝，以在所述第一p型波导子层背离所述发光层的一侧形成Al
y
Ga1‑
y
As层；通入磷烷、三甲基镓、三甲基铝和三甲基铟，以在所述Al
y...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括依次层叠设置的n型限制层、n型波导层、发光层、p型波导层以及p型限制层，其中，所述p型波导层包括依次层叠设置的第一p型波导子层、电子阻挡层及第二p型波导子层，所述第一p型波导子层相较于所述第二p型波导子层邻近所述发光层设置，所述电子阻挡层包括至少一层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。2.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层的厚度范围为0.5nm
‑
5nm。3.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述电子阻挡层包括层叠设置的至少两层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层以及至少一层(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层，所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层与所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层交替层叠设置，其中，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层的层数比(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层的层数多一层，所述至少两层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层中的两层分别与所述第一p型波导子层和所述第二p型波导子层相邻设置。4.如权利要求3所述的LED外延结构，其特征在于，所述电子阻挡层包括3至11层Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层以及2至10层(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层。5.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层包括碳掺杂的Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物。6.一种LED器件，其特征在于，所述LED器件包括n电极、p电极以及如权利要求1
‑
5任一项所述的LED外延结构，所述n电极与所述n型限制层电连接，所述p电极与所述p型限制层电连接。7.一种LED外延结构的制造方法，其特征在于，所述LED外延结构的制造方法包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底上形成n型限制层；在所述n型限制层背离所述衬底的一侧形成n型波导层；在所述n型波导层背离所述n型限制层的一侧形成发光层；在所述发光层背离所述n型波导层的一侧形成p型波导层，其中，所述形成p型波导层包括在所述发光层背离所述n型波导层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静雯，冯中山，
申请(专利权)人：重庆康佳光电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：