一种发光二极管的外延结构及发光二极管制造技术

公开了一种发光二极管的外延结构及发光二极管，包括：衬底；碳掺杂和硅掺杂的第一半导体层，位于所述衬底上；碳掺杂和硅掺杂的抗ESD层，位于所述第一半导体层上；多量子阱层，位于所述抗ESD层上；以及第二半导体层，位于所述多量子阱层上，所述第一半导体层和所述第二半导体层的掺杂类型彼此相反；其中，所述抗ESD层包括至少一层的碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。本实用新型专利技术的发光二极管的外延结构及发光二极管，在所述第一半导体层和所述多量子阱层之间增设碳掺杂和硅掺杂的抗ESD层，以提高发光二极管的抗静电能力以及发光效率。管的抗静电能力以及发光效率。管的抗静电能力以及发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延结构及发光二极管


[0001]本技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管的外延结构及发光二极管。

技术介绍

[0002]发光二极管(LED，Light Emitting Diode)具有节能环保、发光效率高、成本低、寿命长、波长范围(例如200nm～1100nm)涵盖广、尺寸小等特点，因此在传统照明领域，发光二极管已经完全替代白炽灯和荧光灯，成为普通家庭照明的光源。并且不同波段的发光二极管还可以用于深紫外消毒杀菌、UVA固化、UVB美容皮肤治疗、户内高分辨率显示屏、户外显示屏、手机背光光源、电视背光照明、路灯、LED大灯、LED日间行车灯、植物照明、手电筒等各种应用领域。
[0003]发光二极管通常采用氮化物半导体外延层，传统的氮化物半导体外延层通常采用异质衬底，异质衬底与氮化物外延层之间的晶格失配和热失配较大，因而产生较高的位错和缺陷密度，而且位错容易延伸至外延层内部，容易产生ESD(Electro
‑
Static discharge，静电放电)击穿。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种发光二极管的外延结构及发光二极管，在第一半导体层和多量子阱层之间设置抗ESD层，以提高发光二极管的抗静电能力以及发光效率。
[0005]根据本技术的第一方面，提供一种发光二极管的外延结构，包括：
[0006]衬底；碳掺杂和硅掺杂的第一半导体层，位于所述衬底上；碳掺杂和硅掺杂的抗ESD层，位于所述第一半导体层上；多量子阱层，位于所述抗ESD层上；以及第二半导体层，位于所述多量子阱层上，所述第一半导体层和所述第二半导体层的掺杂类型彼此相反；其中，所述抗ESD层包括至少一层的碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。
[0007]优选地，所述抗ESD层的碳掺杂浓度大于所述第一半导体层的碳掺杂浓度；所述抗ESD层的硅掺杂浓度小于所述第一半导体层的硅掺杂浓度。
[0008]优选地，所述抗ESD层包括一层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。
[0009]优选地，从所述第一半导体层到所述多量子阱层的方向，所述抗ESD层包括依次层叠的第一抗ESD层和第二抗ESD层。
[0010]优选地，所述第一抗ESD层的碳掺杂浓度小于等于所述第二抗ESD层的碳掺杂浓度。
[0011]优选地，从所述第一半导体层到所述多量子阱层的方向，所述抗ESD层包括依次层叠的第一抗ESD层、第二抗ESD层以及第三抗ESD层。
[0012]优选地，所述第一抗ESD层的碳掺杂浓度小于等于所述第二抗ESD层的碳掺杂浓度；且所述第二抗ESD层的碳掺杂浓度小于等于所述第三抗ESD层的碳掺杂浓度。
[0013]优选地，所述第一抗ESD层的硅掺杂浓度小于等于所述第三抗ESD层的碳掺杂浓度；且所述第三抗ESD层的碳掺杂浓度小于等于所述第二抗ESD层的碳掺杂浓度。
[0014]优选地，所述衬底包括蓝宝石衬底、硅衬底、锗衬底、碳化硅衬底、氮化铝衬底、氮化镓衬底中的任意一种。
[0015]优选地，所述第一半导体层、多量子阱层、第二半导体层以及抗ESD层为GaN层、AlGaN层、InGaN层、AlInGaN层、AlN层、InN层、AlInN层中的任意一种或任意组合。
[0016]根据本技术的第二方面，提供一种发光二极管，包括：
[0017]上述的外延结构；第一电极，与所述第一半导体层电连接；以及第二电极，与所述第二半导体层电连接。
[0018]本技术提供的发光二极管以及外延结构，所述第一半导体层和所述多量子阱层之间增设抗ESD层，且将所述抗ESD层和所述第一半导体层均设置为碳掺杂和硅掺杂的氮化物层，碳掺杂和硅掺杂的氮化物层会在穿透位错附近偏析(集中)，防止漏电流，降低电子被缺陷俘获几率，形成电容缓冲区抵抗ESD击穿，提高发光二极管的抗静电能力。
[0019]在优选地实施例中，将所述抗ESD层的碳掺杂浓度设置为大于所述第一半导体层的碳掺杂浓度；且将所述抗ESD层的硅掺杂浓度设置为小于所述第一半导体层的硅掺杂浓度，且所述抗ESD层包括多层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层时，从所述第一半导体层到所述多量子阱层的方向，多层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层的碳掺杂浓度依次递增；多层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层的硅掺杂浓度起伏分布，通过设置多层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层的碳掺杂浓度和硅掺杂浓度，提升电子的横向扩展能力，降低电子被缺陷俘获几率，形成电容缓冲区抵抗ESD击穿。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示出了本技术第一实施例的发光二极管的外延结构的截面图；
[0022]图2示出了本技术第二实施例的发光二极管的外延结构的截面图；
[0023]图3示出了本技术第三实施例的发光二极管的外延结构的截面图；
[0024]图4示出了本技术第四实施例的发光二极管的结构示意图；
[0025]图5示出了本技术第四实施例的发光二极管的SIMS测试结果。
具体实施方式
[0026]以下将参照附图更详细地描述本技术。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。
[0027]本技术可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
[0028]图1示出了本技术第一实施例的发光二极管的外延结构的截面图；如图1所示，本技术实施例中，所述外延结构100包括衬底110、在所述衬底110上依次堆叠的第一半导体层121、抗ESD层130、多量子阱(MQW，multiple quantum well)层122以及第二半导体层123。
[0029]所述第一半导体层121为第一掺杂类型，所述第二半导体层123为第二掺杂类型，所述第一掺杂类型和所述第二掺杂类型的极性相反。其中，所述第一掺杂类型为N型掺杂和P型掺杂中的一种，所述第二掺杂类型为N型掺杂和P型掺杂中的另一种。本实施例中，第一掺杂类型为N型掺杂，第二掺杂类型为P型掺杂。
[0030]在本实施例中，所述衬底110例如为蓝宝石衬底。在其他可替代的实施例中，所述衬底110还可以是硅(Si)衬底、锗(Ge)衬底、碳化硅(SiC)衬底、氮化铝(AlN)衬底、氮化镓(GaN)衬底等，但并不限于此。
[0031]所述第一半导体层121、多量子阱层122、第二半导体层123以及抗ESD层130均为氮化物层，例如为GaN层、AlGaN层、InGaN层、AlInGaN层、AlN层、InN层、AlInN层中的任意一种或任意组合，但并不限于此。
[0032]进一步地，所述抗ESD层130和第一半导体层121均为碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。由于所述衬底110与所述外延层120之间存在晶格失配，导致发光二极管的外延层120中存在晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延结构，其特征在于，包括：衬底；碳掺杂和硅掺杂的第一半导体层，位于所述衬底上；碳掺杂和硅掺杂的抗ESD层，位于所述第一半导体层上；多量子阱层，位于所述抗ESD层上；以及第二半导体层，位于所述多量子阱层上，所述第一半导体层和所述第二半导体层的掺杂类型彼此相反；其中，所述抗ESD层包括至少一层的碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。2.根据权利要求1所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，所述抗ESD层包括一层碳掺杂和硅掺杂的氮化物层。3.根据权利要求2所述的发光二极管的外延结构，其特征在于，从所述第一半导体层到所述多量子阱层的方向，所述抗ESD层包括依次层叠的第一抗ESD层和第二抗ESD层。4.根据权利要求2所述的发光二极管的外延结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，王曼，常亮，高默然，毕京锋，
申请(专利权)人：厦门士兰明镓化合物半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：