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型半导体层、多量子阱有源层及p型半导体层，多量子阱有源层包括至少三层势垒层和至少二层势阱层，势垒层和势阱层交替层叠设置，其中，势垒层包括依次层叠设置的势垒第一子层、势垒第二子层以及势垒第三子层，势垒第二子层包括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器件的外延结构包括多量子阱有源层，目前，多数多量子阱有源层的势垒层为(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层，x取值范围为0.5≤x≤1.0，随着x增加，即(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P中Al的含量升高，势垒层中的氧、碳等杂质将显著增加，导致非辐射复合概率增大，降低多量子阱有源层的发光效率；此外，即使x取值为1.0，(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P的禁带宽度也约为2.26eV，势垒层和势阱层的能级差较小，对跃迁势垒层的电子阻挡有限，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。

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，旨在提升势垒层的等效禁带宽度，而有效提升势垒层和势阱层的能级差，增强势垒层对电子的限制以及加强多量子阱有源层的量子化效应，从而提高LED器件的内量子效率、出光效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力等。
[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型半导体层、多量子阱有源层及p型半导体层，所述多量子阱有源层包括至少三层势垒层和至少二层势阱层，所述势垒层和所述势阱层交替层叠设置，其中，所述势垒层包括依次层叠设置的势垒第一子层、势垒第二子层及势垒第三子层，所述势垒第二子层包括Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。
[0006]上述LED外延结构，设置的多量子阱有源层的势垒层包括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，使得所述势垒层与所述势阱层之间的能级差更大，可有效增强势垒层对电子的限制以及增强多量子阱有源层的量子化效应，从而有效提升LED器件的出光效率、内量子效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力等。
[0007]可选地，所述Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层的厚度范围为0.5nm
‑
3nm。
[0008]可选地，所述势垒第一子层和势垒第三子层均包括(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层。
[0009]可选地，所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层的厚度范围为1nm
‑
6nm。
[0010]可选地，所述势阱层包括(Al
m
Ga1‑
m
)
0.5
In
0.5
P层，所述(Al
m
Ga1‑
m
)
0.5
In
0.5
P层的厚度范围为3nm
‑
10nm。
[0011]可选地，所述多量子阱有源层包括3至21层所述势垒层和2至20层所述势阱层，其中，所述势垒层的层数比所述势阱层的层数多一层。
[0012]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型半导体层电连接，所述p电极与所述p型半导体层电连接。
[0013]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型半导体层；在所述n型半导体层背离所述衬底的一侧形成多量子阱有源层；在所述多量子阱有源层背离所述n型半导体层的一侧形成p型半导体层；其中，形成所述多量子阱有源层包括在所述n型半导体层背离所述衬底的一侧形成势垒层，在所述势垒层背离所述n型半导体层的一侧形成势阱层，以及重复交替形成所述势垒层和所述势阱层而形成至少三层势垒层和至少二层势阱层，所述势垒层包括依次层叠形成的势垒第一子层、势垒第二子层及势垒第三子层，所述势垒第二子层包括Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。
[0014]上述LED外延结构的制造方法，形成的所述多量子阱有源层的势垒层包括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，使得所述势垒层与所述势阱层之间的能级差更大，可有效增强势垒层对电子的限制以及增强多量子阱有源层的量子化效应，从而有效提升LED器件的内量子效率、出光效率、耐反向偏压性能以及抗静电能力等。
[0015]可选地，所述势垒第一子层和势垒第三子层均包括(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层，所述在所述n型半导体层背离所述衬底的一侧形成势垒层，包括：通入磷烷和第一比例的三甲基镓、三甲基铝、三甲基铟，以在所述n型半导体层背离所述衬底的一侧形成(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层；通入砷烷、三甲基镓和三甲基铝，以在所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层背离所述n型半导体层的一侧形成Al
y
Ga1‑
y
As层；通入磷烷和第一比例的三甲基镓、三甲基铝、三甲基铟，以在所述Al
y
Ga1‑
y
As层上形成(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层；对所述Al
y
Ga1‑
y
As层进行氧化处理，以氧化所述Al
y
Ga1‑
y
As层而形成Al
y
Ga1‑
y
As的氧化物层。
[0016]可选地，所述在所述势垒层背离所述n型半导体层的一侧形成势阱层，包括：通入磷烷和第二比例的三甲基镓、三甲基铝、三甲基铟，以在所述势垒层背离所述n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延结构，所述LED外延结构包括依次层叠设置的n型半导体层、多量子阱有源层及p型半导体层，其特征在于，所述多量子阱有源层包括至少三层势垒层和至少二层势阱层，所述势垒层和所述势阱层交替层叠设置，其中，所述势垒层包括依次层叠设置的势垒第一子层、势垒第二子层以及势垒第三子层，所述势垒第二子层包括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
‑
3nm。3.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述势垒第一子层和势垒第三子层均包括(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层。4.如权利要求3所述的LED外延结构，其特征在于，所述(Al
x
Ga1‑
x
)
0.5
In
0.5
P层的厚度范围为1nm
‑
6nm。5.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述势阱层包括(Al
m
Ga1‑
m
)
0.5
In
0.5
P层，所述(Al
m
Ga1‑
m
)
0.5
In
0.5
P层的厚度范围为3nm
‑
10nm。6.如权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述多量子阱有源层包括3至21层所述势垒层和2至20层所述势阱层，其中，所述势垒层的层数比所述势阱层的层数多一层。7.一种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
‑
6任一项所述的LED外延结构，所述n电极与所述n型半导体层电连接，所述p电极与所述p型半导体层电连接。8.一种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型半导体层；在所述n型半导体层背离所述衬底的一侧形成多量子阱有源层；在所述多量子阱有源层背离所述n型半导体层的一侧形成p型半导体层；其中，形成所述多量子阱有源层包括...

【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：