一種可增加led反向阻抗的led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED外延技術(shù)生長領(lǐng)域，尤其涉及一種提高LED亮度的外延結(jié)構(gòu)及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED, Light Emitting D1de)具有長壽、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，近年來，LED在大屏幕彩色顯示、交通信號燈和照明等領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用。但要在全彩屏顯示和照明領(lǐng)域應用更加廣泛，LED的反向阻抗有待進一步的提升。
[0003]二極管工作時一般會具有正向與反向兩個方向的電流方向性，外加反向電壓超過某一數(shù)值時，反向電流會突然增大，這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。而LED反向阻抗是指二極管工作于反向時的電阻，通常用反向電流為-0.5uA時的反向電壓表不，符號用Vz表不。反向阻坑的大小代表了 LED的可靠性。
[0004]多量子阱有源區(qū)為LED的核心區(qū)域，通常由多組InGaN量子阱和GaN皇層交替重疊構(gòu)成。InGaN量子阱層生長在GaN皇層上，由于InGaN與GaN的晶格常數(shù)相差比較大，In組分1%引起的晶格失配大于1%，在高In含量外延層中失配應力會引入V型缺陷，來弛豫由于晶格失配所引起的應變。研宄表明V型缺陷起源于穿透位錯，缺陷附近均存在In組分的富集，這些缺陷會造成漏電，降低LED的阻抗。如果當LED工作在正向時，漏電較小，對電性能影響較小，但當LED工作在反向時，此時漏電的影響較大，嚴重影響LED的可靠性，降低LED的可靠性。
[0005]通常為保證LED的亮度，生長3-20個多量子阱的周期，當生長到一定周期的量子阱后，表面出現(xiàn)V型缺陷，如果繼續(xù)生長多量子阱有源層，V型缺陷會繼續(xù)變大，從而嚴重影響LED的反向阻抗；現(xiàn)有的專利較少考慮到此問題，都是繼續(xù)生長多量子阱有源區(qū)，如專利 201410369108.8 MQW 包含 InGaN/InGaN MQW 和 InGaN/AlGaN MQW，但是只是考慮 MQW分為兩段，以提高電子和空穴在量子阱中的濃度，其中一部分量子阱采用AlGaN皇層，專利201310652175.6亦如此，采用AlGaN作為皇層，從而降低器件的Droop負效應，但并沒有考慮到LED的反向阻抗特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種可增加LED反向阻抗的LED外延結(jié)構(gòu)及其制作方法。專利201410369108.8和201310652175.6都只是提到用AlGaN作為多量子阱的皇層，且是周期性重復結(jié)構(gòu)，與本發(fā)明完全不同。
[0007]本發(fā)明的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):
一種可增加LED反向阻抗的LED外延結(jié)構(gòu)，包括一襯底，所述襯底上依次生長有緩沖層、非摻的GaN層和η型GaN層、多量子阱有源層，ρ型GaN及ρ型接觸層，所述多量子阱有源層由至少兩段多量子阱有源層構(gòu)成，所述兩段多量子阱有源層之間生長有低溫非摻GaN層或AlGaN層ο
[0008]優(yōu)選地，所述低溫范圍為700-1000°C。
[0009]優(yōu)選地，所述的一種可增加LED反向阻抗的LED外延結(jié)構(gòu)的制備方法，包含以下步驟:
Si，在氫氣氣氛下高溫處理襯底；
S2，在處理的襯底表面依次生長緩沖層、非摻的GaN層和η型GaN層；
S3，在η型GaN層上周期性生長多量子阱有源層；
S4,在多量子阱有源層上依次生長ρ型GaN及ρ型接觸層；
所述S3中的多量子阱有源層由至少兩段多量子阱有源層構(gòu)成，多量子阱有源層段與段中間插入低溫的非摻GaN或AlGaN層。
[0010]優(yōu)選地，所述S3中多量子阱有源層生長包括如下步驟:
S31，在氣氛為氮氣環(huán)境下，生長厚度為1-5 nm的InGaN量子阱層，所述氮氣的流量為20-70 L/min ；
S32，在氣氛為氮氣或氫氮混合氣的氣氛下，在生長完的InGaN量子講層上，繼續(xù)生長厚度為5-25 nm的GaN量子皇層；
S33，重復S31、S32以生長多量子阱有源層；
S34，關(guān)掉MO源，切換氣氛為純氫氣，進行氫氣刻蝕，所述氮氣的流量為20-70 L/min,刻蝕時間為0-10 min ；
S35，開啟MO源，生長5-25 nm厚的低溫GaN層或AlGaN層；
S36，切換氣氛，在氣氛為氮氣環(huán)境下，生長厚度為1-5 nm的InGaN量子講層，所述氮氣的流量為20-70 L/min ；
S37，在氣氛為氮氣或氫氮混合氣的氣氛下，在生長完的InGaN量子講層上，繼續(xù)生長厚度為5-25 nm的GaN量子皇層；
S38、如此重復生長InGaN量子阱層、GaN量子皇層形成多量子阱有源層。
[0011]優(yōu)選地，所述S31- S38的生長條件均為溫度700-1000°C，壓強50-500 Torr0
[0012]本發(fā)明突出效果為:
(I)在生長完第一段多量子講有源區(qū)后，關(guān)掉MO源，切換氣氛為純氫氣，進行氫氣刻蝕，氫氣氣氛下，V型缺陷處富集的In會發(fā)生解離，In組分降低。
[0013](2)經(jīng)過大量氫氣的刻蝕后，V型缺陷處的In組分降低，甚至被完全消耗，此時開啟MO源，生長5-25 nm厚的低溫GaN層或AlGaN層；生長溫度較低，為700-1000°C，低溫下，Ga原子和Al原子的迀移能力弱，可以有效地填補V型缺陷，從而增加LED的反向阻抗；在此基礎上可以繼續(xù)生長發(fā)光的多量子阱有源層，若溫度高于1000°C，則Ga原子和Al原子的迀移能力相對較強，則對于V型缺陷的填補效果差。
[0014](3)外延片制作成10 mil*16 mil芯片后，芯片的反向阻抗增加了 100%，芯片反向5 uA電流下的反向電壓從20V上升到40V。
[0015]以下便結(jié)合實施例附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實施例中的LED外延結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]其中，I為襯底，2為低溫緩沖層，3為非摻GaN層，4為η型GaN層，5為第一段多量子阱，6為低溫的AlGaN層，7為第二段多量子阱，8為ρ型GaN層，9為ρ型接觸層。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供了一種增加LED反向阻抗的LED外延結(jié)構(gòu)及制作方法，本方法采用Aixtron公司的MOCVD設備進行外延生長，使用NH3、TMGa/TEGa、TMIn、TMAl分別作為N、Ga、In、Al 源。
[0019]—種增加LED反向阻抗的LED外延結(jié)構(gòu)，包括襯底，緩沖層，非摻GaN層，η型GaN層，多量子阱有源層，P型GaN層和ρ型接觸層；所述的多量子阱有源層由至少兩段多量子阱有源層構(gòu)成，多量子阱有源層段與段中間插入低溫的非摻GaN或AlGaN層。一般為達到實際的發(fā)光需求，采用