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LED器件外延结构及其制作方法

阅读：1022发布：2020-09-12

专利汇可以提供LED器件外延结构及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种LED器件外延结构，包括依次形成于衬底上的未掺杂的GaN层、n型掺杂的GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和p型掺杂的GaN层，所述电子阻挡层包括依次叠加的第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层为Al组分自下向上渐变增加的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.15，所述第二阻挡层为Al0.15Ga0.85N层。本申请还公开了一种LED器件外延结构的制作方法。本发明的电子阻挡层，通过Al组分的渐变设计，可以大大增加量子阱有源区的空穴浓度，增强电子约束能力，减小电子阻挡层和量子阱层之间的极化效应。，下面是LED器件外延结构及其制作方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种LED器件外延结构，其特征在于，包括依次形成于衬底上的未掺杂的GaN层、n型掺杂的GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和p型掺杂的GaN层，所述电子阻挡层包括依次叠加的第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层为Al组分自下向上渐变增加的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.15，所述第二阻挡层为Al0.15Ga0.85N层。
2.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述多量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层。
3.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述多量子阱层由2～10对InGaN层与GaN层依次堆叠组成。
4.根据权利要求3所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述多量子阱层中每层InGaN层的厚度为6nm，每层GaN层的厚度为10nm。
5.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述n型掺杂的GaN层和多量子阱层之间设置有应力释放层。
6.根据权利要求5所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述应力释放层为超晶格结构，所述应力释放层的每个周期包括InxGa1-xN层和生长在所述InxGa1-xN层之上的GaN层，07.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述第一阻挡层的厚度为
15nm。
8.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述第二阻挡层的厚度为
5nm。
9.根据权利要求1所述的LED器件外延结构，其特征在于，所述衬底为蓝宝石。
10.权利要求1至9任一所述的LED器件外延结构的制作方法，其特征在于，包括：
(1)、提供蓝宝石衬底；
(2)、采用MOCVD设备，在500℃的温度下，在蓝宝石衬底上依次生长未掺杂的GaN层和n型掺杂的GaN层；
(3)、在温度为700℃～800℃生长InGaN/GaN多量子阱层，周期数为2～10；
(4)、在温度700℃～900℃，生长电子阻挡层；
(5)、在温度1000℃，生长p型掺杂的GaN层。

说明书全文

LED器件外延结构及其制作方法

技术领域

[0001] 本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种LED器件外延结构及其制作方法。

背景技术

[0002] 在LED(Light Emitting Diode，发光二极管)产业的发展中，宽带隙(Eg＞2.3eV)半导体材料GaN发展异常迅速，GaN基LED很快实现了商业化。

[0003] 现有的GaN基发光二极管中，通常设置一AlGaN 电子阻挡层减小电子溢流，但是AlGaN电子阻挡层中存在比较强的极化场，空穴注入效率和电子约束能力差。发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种LED器件外延结构及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0006] 本申请实施例公开一种LED器件外延结构，包括依次形成于衬底上的未掺杂的GaN层、n型掺杂的GaN层、多量子阱层、电子阻挡层和p型掺杂的GaN层，所述电子阻挡层包括依次叠加的第一阻挡层和第二阻挡层，所述第一阻挡层为Al组分自下向上渐变增加的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.15，所述第二阻挡层为Al0.15Ga0.85N层。

[0007] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述多量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层。

[0008] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述多量子阱层由2～10对InGaN层与GaN层依次堆叠组成。

[0009] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述多量子阱层中每层InGaN层的厚度为6nm，每层GaN层的厚度为10nm。

[0010] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述n型掺杂的GaN层和多量子阱层之间设置有应力释放层。

[0011] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述应力释放层为超晶格结构，所述应力释放层的每个周期包括InxGa1-xN层和生长在所述InxGa1-xN层之上的GaN层，0

[0012] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述第一阻挡层的厚度为15nm。

[0013] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述第二阻挡层的厚度为5nm。

[0014] 优选的，在上述的LED器件外延结构中，所述衬底为蓝宝石。

[0015] 本申请还公开了一种LED器件外延结构的制作方法，包括：

[0016] (1)、提供蓝宝石衬底；

[0017] (2)、采用MOCVD设备，在500℃的温度下，在蓝宝石衬底上依次生长未掺杂的GaN层和n型掺杂的GaN层；

[0018] (3)、在温度为700℃～800℃生长InGaN/GaN多量子阱层，周期数为2～10；

[0019] (4)、在温度700℃～900℃，生长电子阻挡层；

[0020] (5)、在温度1000℃，生长p型掺杂的GaN层。

[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的电子阻挡层，通过Al组分的渐变设计，可以大大增加量子阱有源区的空穴浓度，增强电子约束能力，减小电子阻挡层和量子阱层之间的极化效应。附图说明

[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0023] 图1所示为本发明具体实施例中LED器件外延结构的示意图。

具体实施方式

[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 结合图1所示，本实施例提供了一种LED器件外延结构，包括依次形成于衬底10上的未掺杂的GaN层20、n型掺杂的GaN层30、多量子阱层40、电子阻挡层50和p型掺杂的GaN层60，所述电子阻挡层50包括依次叠加的第一阻挡层51和第二阻挡层52，所述第一阻挡层51为Al组分自下向上渐变增加的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.15，所述第二阻挡层52为Al0.15Ga0.85N层。

[0026] 在一实施例中，所述多量子阱层40为InGaN/GaN多量子阱层40。

[0027] 在一实施例中，所述多量子阱层40由2～10对InGaN层与GaN层依次堆叠组成。

[0028] 在优选的实施例中，所述多量子阱层40中每层InGaN层的厚度为6nm，每层GaN层的厚度为10nm。

[0029] 在一实施例中，所述n型掺杂的GaN层30和多量子阱层40之间设置有应力释放层70。

[0030] 进一步地，所述应力释放层70为超晶格结构，所述应力释放层的每个周期包括InxGa1-xN层和生长在所述InxGa1-xN层之上的GaN层，0

[0031] 在优选的实施例中，所述第一阻挡层51的厚度为15nm。

[0032] 在优选的实施例中，所述第二阻挡层52的厚度为5nm。

[0033] 在优选的实施例中，所述衬底10为蓝宝石。

[0034] 上述LED器件外延结构的制作方法，包括：

[0035] (1)、提供蓝宝石衬底10；

[0036] (2)、采用MOCVD设备，在500℃的温度下，在蓝宝石衬底10上依次生长未掺杂的GaN层20和n型掺杂的GaN层30；

[0037] (3)、在温度为700℃～800℃生长InGaN/GaN多量子阱层40，周期数为2～10；

[0038] (4)、在温度700℃～900℃，生长电子阻挡层50；

[0039] (5)、在温度1000℃，生长p型掺杂的GaN层60。

[0040] 对所制作的LED器件进行测试，在注入的电流为100mA时，相对于无Al组分渐变的电子阻挡层50，器件输出功率增加了130％。

[0041] 综上所述，本发明的电子阻挡层50，通过Al组分的渐变设计，可以大大增加量子阱有源区的空穴浓度，增强电子约束能力，减小电子阻挡层50和量子阱层之间的极化效应。

[0042] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0043] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

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