和電子阻擋層7，依次形成于超晶格5上，多量子阱層可以包括具有InyAlzGai y ZN (0〈y彡1，0彡z彡l，0〈y+z ( 1)組成式的半導(dǎo)體材料，通過(guò)交替地堆疊多個(gè)阱層和多個(gè)勢(shì)皇層形成；電子阻擋層為P型AlGaN半導(dǎo)體材料。
[0036]雙六角錐空穴注入層8填滿并高出V型坑，空穴注入層材質(zhì)為InxGai χΝ(0〈χ< 1)，優(yōu)選地，空穴注入層中的In組分小于InyAlzGai y ZN量子阱中的In組分，即0〈x〈y彡1，空穴注入層的吸收波長(zhǎng)短于多量子阱層的發(fā)光波長(zhǎng)，避免P型InGaN材料禁帶寬度較大而吸收多量子阱層(MQW)發(fā)出的光而造成出光效率降低。
[0037]P-GaN層9以及接觸層10構(gòu)成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，形成于電子阻擋層7的頂表面及雙六角錐空穴注入層8上，使得雙六角錐空穴注入層嵌入第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層中，從而增大空穴注入面積，提高空穴注入效率。
[0038]實(shí)施例2
請(qǐng)參照?qǐng)D3~圖12，本實(shí)施例提供一種LED外延結(jié)構(gòu)制作方法，包括以下工藝步驟:
(1)請(qǐng)參照?qǐng)D3，提供一襯底1，可以選用藍(lán)寶石(A1203)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、S1、GaP、InP以及Ge中的至少一種，優(yōu)選圖形化藍(lán)寶石襯底(PSS)。
[0039](2)請(qǐng)參照?qǐng)D4，在襯底1上外延生長(zhǎng)緩沖層2，優(yōu)選InAlGaN半導(dǎo)體材料，外延生長(zhǎng)方法可以選用M0CVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)方法、CVD (化學(xué)氣相沉積)方法、PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)方法、MBE (分子束外延)方法、HVPE (氫化物氣相外延)方法，優(yōu)選M0CVD，但實(shí)施例不限于此。
[0040](3)請(qǐng)參照?qǐng)D5，在緩沖層2上依次外延生長(zhǎng)U-GaN層3和N_GaN層4，構(gòu)成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。
[0041](4)請(qǐng)參照?qǐng)D6，在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上繼續(xù)外延生長(zhǎng)超晶格5，采用重復(fù)地交替堆疊InGaN層和GaN層大約15次至大約25次。
[0042](5)請(qǐng)參照?qǐng)D7，在超晶格5上外延生長(zhǎng)具有V型坑的多量子阱層6和電子阻擋層7，多量子講層可以選擇包括Ir^AlyGai xyN (0 ^ x ^ 1，0彡y彡1，0彡x+y ( 1)組成式的半導(dǎo)體材料，通過(guò)交替地堆疊多個(gè)阱層和多個(gè)勢(shì)皇層形成；電子阻擋層為P-AlGaN半導(dǎo)體材料。
[0043](6)請(qǐng)參照?qǐng)D8，在電子阻擋層7的頂表面采用小角度15° )濺射掩膜材料層11，避免在V型坑內(nèi)形成，掩膜材料層材質(zhì)可以選用氮化鎂(MgxNy)或氮化硅(SixNy)或氧化硅(Six0y)或氧化鈦(Tix0y)或氧化鋯(Zrx0y)或氧化鉿(Hfx0y)或氧化鉭(Tax0y)或其組合，本實(shí)施例優(yōu)選Si02作為掩膜材料層。
[0044](7)請(qǐng)參照?qǐng)D9，采用三維外延生長(zhǎng)方法，繼續(xù)一次外延生長(zhǎng)InGaN空穴注入層8，反應(yīng)壓力控制在400tor以上，生長(zhǎng)溫度為750~850°C，處于無(wú)H2環(huán)境，生長(zhǎng)速率為
0.1-0.5 μ m/ho由于在掩膜材料層11上無(wú)法生長(zhǎng)空穴注入層，因此限制于V型坑中外延生長(zhǎng)。
[0045](8)請(qǐng)參照?qǐng)D10，二次外延生長(zhǎng)InGaN空穴注入層8，直至填滿并高出V型坑，形成雙六角錐形貌，具備十二個(gè){1-101}面。采用高壓三維生長(zhǎng)InGaN空穴注入層，可以有效降低半導(dǎo)體材料中的點(diǎn)缺陷密度和位錯(cuò)密度，實(shí)現(xiàn)晶格質(zhì)量的改善和空穴濃度的提高。
[0046](9)請(qǐng)參照?qǐng)D11，采用Β0Ε溶液去除Si02掩膜材料層11。
[0047](10)請(qǐng)參照?qǐng)D12，在電子阻擋層7的頂表面及雙六角錐空穴注入層8上，繼續(xù)外延生長(zhǎng)P-GaN層9以及接觸層10構(gòu)成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，使得雙六角錐空穴注入層嵌入第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層中，從而增大空穴注入面積，提高空穴注入效率。
[0048]實(shí)施例3
請(qǐng)參照?qǐng)D13，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于:實(shí)施例2是在生長(zhǎng)空穴注入層8之前，在具有V型坑的多量子阱層6頂表面形成電子阻擋層7，而本實(shí)施例是在生長(zhǎng)空穴注入層8之后，再在具有V型坑的多量子阱層6頂表面以及長(zhǎng)空穴注入層8上生長(zhǎng)第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。
[0049]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED外延結(jié)構(gòu)，從下至上依次包括:襯底、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、超晶格、具有V型坑的多量子阱層、空穴注入層以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，其特征在于:所述空穴注入層呈雙六角錐，填滿所述V型坑并嵌入第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述空穴注入層材質(zhì)為Ir^Ga! XN (0〈x < 1)，多量子講層材質(zhì)為 Ir^AlzGa! y ZN (0<y ^ 1,0 ^ z ^ l,0<y+z ^ 1),其中x、y滿足關(guān)系式0〈x〈y ^ 1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述空穴注入層的吸收波長(zhǎng)短于多量子阱層的發(fā)光波長(zhǎng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層包括N-GaN層，或者包括U-GaN層及N_GaN層；所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層包括P_GaN層，或者包括電子阻擋層以及P-GaN層，或者包括電子阻擋層、P-GaN層以及接觸層。5.—種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下工藝步驟: (1)提供一襯底； (2)在所述襯底上生長(zhǎng)第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； (3)在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層上生長(zhǎng)超晶格； (4)在所述超晶格上生長(zhǎng)具有V型坑的多量子阱層； (5)在所述V型坑中生長(zhǎng)空穴注入層，填滿并高出V型坑，直至形成雙六角錐空穴注入層； (6)在所述多量子阱層的頂表面及空穴注入層上生長(zhǎng)第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:還包括在所述多量子阱層的頂表面生長(zhǎng)電子阻擋層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述空穴注入層的吸收波長(zhǎng)短于多量子阱層的發(fā)光波長(zhǎng)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述步驟(5)中雙六角錐空穴注入層的生長(zhǎng)方法包括:采用三維外延生長(zhǎng)，反應(yīng)壓力MOOtor，溫度為750-850 °C，生長(zhǎng)速率為 0.1-0.5 μ m/h。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在所述步驟(6)之前，還包括:在所述多量子阱層的頂表面形成掩膜材料層，然后在所述V型坑中生長(zhǎng)雙六角錐空穴注入層，再去除掩膜材料層。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:在所述步驟(6)之前，還包括:在所述電子阻擋層的頂表面形成掩膜材料層，然后在所述V型坑中生長(zhǎng)雙六角錐空穴注入層，再去除掩膜材料層。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的一種LED外延結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:所述形成掩膜材料層方法為:采用小角度(< 15° )的鍍膜沉積方法，避免在V型坑內(nèi)形成。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種LED外延結(jié)構(gòu)及制作方法，從下至上依次包括：襯底、第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層、超晶格、具有V型坑的多量子阱層、空穴注入層以及第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，其特征在于：所述空穴注入層呈雙六角錐，填滿所述V型坑并嵌入第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105355741
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510729267
【發(fā)明人】張潔, 朱學(xué)亮, 杜成孝, 劉建明, 徐宸科
【申請(qǐng)人】廈門(mén)市三安光電科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月2日