一种氮化物发光二极管的外延结构制造技术

本发明专利技术公开了一种氮化物发光二极管的外延结构，它包括衬底，依次形成于衬底上的缓冲层、n型层，多量子阱层和p型层，特征是：所述n型层由从下向上依次叠加的n型GaN层、n型层内应力释放层、n型层内势垒阻挡层和n型层内电子注入层组成。p层由p-AlxInyGa1-x-yN：Mg构成，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。所述n型层内势垒阻挡层由AlxGa1-xN构成，且不掺杂，可避免发光二极管在正向导通和承受反向电压时在V形坑处形成漏电流，从而大大提高其可靠性。本发明专利技术将提高LED可靠性的方法融于材料生长过程中，不引入新的制造工序，不增加器件的制造成本且不影响器件制造的合格率。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物发光二极管的外延结构
本专利技术涉及半导体发光器件，尤其涉及一种氮化物发光二极管的外延结构。
技术介绍
: 近年来，GaN基多量子阱(MQW)发光二极管(LED)的研制取得了重大进展。电光转换效率的提高以及制造成本的降低，使其应用已由最初的指示进入到各种照明。然而，GaN基LED的抗静电等可靠性问题仍然缺少简单有效的解决方法。目前，典型GaN基发光二极管100的外延结构如图1所示，包括:衬底101、缓冲层201、η型层300 (η型GaN层301和η型层内应力释放层302)、多量子阱层401和ρ型层501。在上述发光二极管的外延层结构中，η型层内应力释放层302和多量子阱层401在低温N2载气下生长。在此条件下，材料的位错601处会形成V形坑，使原本平整的材料表面分成了平台701和V形坑侧壁702。生长过程中，多量子阱层401以及P型层501同时在平台701和V形坑侧壁702上生长。V形坑中由于存在位错601，在LED正向导通以及承受反压时会发生漏电，对LED抗静电的可靠性造成较大影响。
技术实现思路
: 本专利技术的目的在于提供一种氮化物发光二极管的外延结构，此结构可避免材料中的V形坑成为LED的漏电通道，从而大大提高LED的可靠性。本专利技术的目的是这样实现的: 一种氮化物发光二极管的外延结构，包括衬底、依次形成于衬底上的缓冲层、η型层、多量子阱层和P型层，特征是:所述η型层由从下向上依次叠加的η型GaN层、η型层内应力释放层、η型层内势垒阻挡层和η型层内电子注入层组成。η型层内势垒阻挡层不掺杂，生长于η型GaN层与多量子阱层之间。η型层内势垒阻挡层由AlxGa1J构成，其中O≤χ≤I。η型层内势垒阻挡层在V形坑侧壁与平台生长的厚度比为r，且r>l。η型层内势垒阻挡层在高温高压H2载气下生长。多量子阱层由阱InxGa1J和垒AlxInyGanyN周期结构组成，周期数为k，阱的禁带宽度小于垒的禁带宽度，其中:讲InxGahN中:0≤x≤I ；≤AlxInyGa1^yN中:0≤x≤1，O≤ y ≤1,0≤ x+y ≤ I ;周期数 I < k < 20。P 型层由 P-AlxInyGa1TyN 构成,其中:0<叉< 1,0 ≤y ≤1,0 ≤x+y ( I。衬底为Al203、SiC、Si 或 GaN 中的一种。本专利技术通过在η型层内应力释放层和多量子阱层之间加入η型层内势垒阻挡层，可实现提高LED的可靠性的目的，其原理如下: 通过设置高温高压H2载气的生长条件，可使AlxGahN势垒阻挡层在V形坑侧壁上的生长速率高于在平台上的生长速率，从而在V形坑侧壁上获得一层较厚的AlxGahN势垒阻挡层。和GaN相比，AlxGahN的禁带宽度更大，其电阻更高，在LED正向工作时，抑制电流从V形坑流过；同时AlxGah N的抗击穿能力也更强,在LED承受反压时,更不易在V形坑中产生漏电流。因此，V形坑侧壁的厚AlxGahN势垒阻挡层可以同时提高LED器件正向工作以及反向承受反压的可靠性。本专利技术的优点为:将提高器件可靠性的工艺融于材料的生长过程中，无需额外的工序，不增加器件的制造成本，不影响芯片制造的合格率。另外，由于AlxGahN势垒阻挡层在平台上生长得较薄，且其与多量子阱层之间有高掺杂的电子注入层，因此，在LED正向导通工作时，不会影响向平台上多量子阱层内的电子注入，因此也不会影响LED的光强。【附图说明】: 图1为GaN基多量子阱LED的典型结构示意图。图2为本专利技术的GaN基多量子阱LED的结构示意图。【具体实施方式】: 下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。一种氮化物发光二极管的外延结构，包括衬底101、依次形成于衬底101上的缓冲层201、η型层300、多量子阱层401和ρ型层501，所述η型层300由从下向上依次叠加的η型GaN层301、η型层内应力释放层302、η型层内势垒阻挡层303和η型层内电子注入层304组成。η型层内势垒阻挡层303不掺杂，生长于η型GaN层301与多量子阱层401之间。η型层内势垒阻挡层303由AlxGa1J构成，其中O≤χ≤I。η型层内势垒阻挡层303在V形坑侧壁702与平台701生长的厚度比为r，且r>l。η型层内势垒阻挡层303在高温高压H2载气下生长。多量子阱层由阱InxGa1J和垒AlxInyGanyN周期结构组成，周期数为k，阱的禁带宽度小于垒的禁带宽度，其中:讲InxGahN中:0≤x≤I ；^ AlxInyGa1^yN中:0≤x≤1，O^ y ^ 1,0^ x+y ^ I ;周期数 I < k < 20。ρ 型层 501 由 p_AlxInyGah_yN 构成,其中:0<x< I, O ^ y ^ 1,0^ x+y ^ I。衬底101 为 Al2O3'SiC、Si 或 GaN 中的一种。在本实施例中: 衬底101采用硅衬底，缓冲层201用A1N，η型层内势垒阻挡层303在H2载气、900°C、300乇-500乇下生长，η型层内势垒阻挡层303在平台701上生长的厚度在5_30nm，而在V形坑侧壁702的厚度则会大于在平台701的厚度，起到提高LED 100可靠性的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物发光二极管的外延结构，包括衬底、依次形成于衬底上的缓冲层、n型层、多量子阱层和p型层，其特征在于：所述n型层由从下向上依次叠加的n型GaN层、n型层内应力释放层、n型层内势垒阻挡层和n型层内电子注入层组成。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物发光二极管的外延结构，包括衬底、依次形成于衬底上的缓冲层、η型层、多量子阱层和P型层，其特征在于:所述η型层由从下向上依次叠加的η型GaN层、η型层内应力释放层、η型层内势垒阻挡层和η型层内电子注入层组成。2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于:η型层内势垒阻挡层不掺杂，生长于η型GaN层与多量子阱层之间。3.根据权利要求1或2所述的外延结构，其特征在于:η型层内势垒阻挡层由AlxGahN构成，其中O≤X≤I。4.根据权利要求3所述的外延结构，其特征在于:η型层内势垒阻挡层在V形坑侧壁与平台生长的厚度比为r，且r>l。5.根据权利要求4所述的外延结构，其特征在于:n型层内势垒阻挡层在高温高压H2载气下生长。6.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于:n型层多量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小明，刘军林，江风益，
申请(专利权)人：南昌黄绿照明有限公司，南昌大学，
类型：发明
国别省市：