具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，涉及發(fā)光二極管外延【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型從下至上依次包括藍寶石襯底、AlN緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層和P型GaN層。其結(jié)構(gòu)特點是，所述P型GaN層從下至上依次包括交替生長的AlxGa1-xN層和MgN-In層，位于最頂層的MgN-In層上方置有P-AlGaN層。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有較高的勢壘高度，使載流子更容易躍遷到有源區(qū)，能夠有效提高空穴濃度和遷移率，改善晶體質(zhì)量，從而提高LED的亮度。
【專利說明】具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)光二極管外延【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是具有高空穴濃度P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著LED行業(yè)快速的發(fā)展，人們對亮度的需求越來越高。決定LED亮度很關(guān)鍵一點是P-GaN的Mg濃度、遷移率、晶體質(zhì)量等，很多專家學(xué)者，針對P-GaN先后提出二步生長法、P-AlGaN、高壓生長等來改善P-GaN提高LED的亮度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，藍光LED外延結(jié)構(gòu)包括藍寶石襯底1、AlN緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN層7，如圖1所示。但是上述結(jié)構(gòu)的P-GaN層7存在以下缺點:首先，P-GaN的濃度相對比較低；其次，它的遷移率也比較低；再次，在P-GaN的勢壘高度低于Ρ-AlGaN，限制一定的載流子移動；最后，P-GaN的晶體質(zhì)量相對比較差，有一定的缺陷密度。因此，P-GaN會影響LED的光電特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型的目的是提供一種具有高空穴濃度P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)。它具有較高的勢壘高度，使載流子更容易躍遷到有源區(qū)，能夠有效提高空穴濃度和遷移率，改善晶體質(zhì)量，從而提高LED的亮度。
[0005]為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型的技術(shù)方案以如下方式實現(xiàn):
[0006]具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，它從下至上依次包括藍寶石襯底、AlN緩沖層、U型GaN層、N型GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層和P型GaN層。其結(jié)構(gòu)特點是，所述P型GaN層從下至上依次包括交替生長的AlxGal-xN層和MgN-1n層,位于最頂層的MgN-1n層上方置有P-AlGaN層。
[0007]在上述的藍光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述AlxGal-xN層和MgN-1n層交替生長周期為1-50個周期，生長AlxGal-xN層的厚度為10-1000埃，其中Al組分為0〈χ〈1。生長MgN-1n層的厚度為5-500埃，其中In濃度為5xl017?IxlO23 cm3。生長P-AlGaN層厚度為5_500nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xl017?IxlO23 cm3。
[0008]在上述的藍光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層生長溫度為800-1200°C，生長壓力為75-1000mbar,在氮氣、氫氣或者氫氮混合氣環(huán)境中生長。
[0009]在上述的藍光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述P型GaN層采用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC襯底任一種。
[0010]在上述的藍光LED外延結(jié)構(gòu)中，所述AlxGal-xN層采用P-AlGaN層、P-AlGaInN層、AlGaInN 層、P-Al InN 層或者 Al InN 層任一種。
[0011]本實用新型由于采用了上述結(jié)構(gòu)，將P型GaN層改變?yōu)锳lxGal-xN層和MgN-1n層交替生長的結(jié)構(gòu)，由于AlGaN材料特性能整體提高勢壘高度，雖然遷移率有所降低。但是，有更多的載流子躍遷到有源區(qū)，提高電子與空穴復(fù)合的效率。同時，本實用新型通過AlxGal-xN層和MgN-1n層交替生長，可以改善晶體質(zhì)量、提高遷移率，增加空穴濃度，從而進一步提高LED的出光效率。
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中LED外延結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實用新型中LED外延結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]參看圖2，本實用新型的具有高空穴濃度P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括藍寶石襯底1、A1N緩沖層2、U型GaN層3、N型GaN層4、有源區(qū)5、電子阻擋層6和P型GaN 層 7，其中的 P 型 GaN 層 7 包括 AlxGal-xN 層 8、MgN-1n 層 9 和 P-AlGaN 層 10。
[0016]實施例一:
[0017]P型GaN層7從下至上依次包括AlxGal-xN層8、MgN-1n層9和P-AlGaN層10，AlxGal-xN層8和MgN-1n層9交替生長。AlxGal-xN層8和MgN-1n層9交替生長周期為1-50個周期，生長AlxGal-xN層8的厚度為10埃，其中Al組分為0〈χ〈1 ;生長MgN-1n層9的厚度為5埃，In濃度為5xl017cm3 ;生長P-AlGaN層10厚度為5nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xl017cm3。P型GaN層7生長溫度為800°C，生長壓力為75mbar，在氮氣、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長。P型GaN層7使用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC等襯底。AlxGal-xN 層 8 也可以為 P-AlGaN 層、P-AlGaInN 層或 AlGaInN 層、P-AlInN 層或者AlInN層等。
[0018]實施例二:
[0019]與實施例一不同的是:生長AlxGal-xN層8的厚度為500埃，生長MgN-1n層9的厚度為200埃，In濃度為5x102° cm3，生長P-AlGaN層10厚度為300nm，其中，Mg的摻雜濃度為5xl019cm3。P型GaN層7生長溫度為1000°C，生長壓力為400mbar。
[0020]實施例三:
[0021]與實施例一不同的是:生長AlxGal-xN層8的厚度為1000埃，生長MgN-1n層9的厚度為500埃，In濃度為IxlO23 cm3，生長P-AlGaN層10厚度為500nm，其中，Mg的摻雜濃度為IxlO23 cm3。P型GaN層7生長溫度為1200°C，生長壓力為lOOOmbar。
[0022]以上所述僅為本實用新型實施方案中的三種實施例，但是并不以此限制本實用新型。凡在本實用新型技術(shù)方案的范圍之內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所作的任何修改、等同替換等顯而易見的技術(shù)方案，均應(yīng)屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，它從下至上依次包括藍寶石襯底(I)、AlN緩沖層(2)、U型GaN層(3)、N型GaN層(4)、有源區(qū)(5)、電子阻擋層(6)和P型GaN層(7)，其特征在于:所述P型GaN層(7)從下至上依次包括交替生長的AlxGal-xN層(8)和MgN-1n層(9)，位于最頂層的MgN-1n層(9)上方置有P-AlGaN層(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述AlxGal-xN層(8)和MgN-1n層(9)交替生長周期為1-50個周期，生長AlxGal-xN層(8)的厚度為10-1000埃，生長MgN-1n層(9)的厚度為5-500埃，生長P-AlGaN層(10)厚度為5_500nmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型GaN層(7)采用Pss襯底、平襯底、非極性襯底、Si襯底或者SiC襯底任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有高空穴濃度的P-GaN藍光LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述 AlxGal-xN 層(8 )采用 P-AlGaN 層、P-AlGaInN 層、AlGaInN 層、P-Al InN 層或者 Al InN層任一種。
【文檔編號】H01L33/14GK204045617SQ201420339620
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】田宇, 余登永, 鄭建欽, 曾欣堯, 童敬文, 吳東海, 李鵬飛 申請人:南通同方半導(dǎo)體有限公司, 同方股份有限公司