一種N-GaN層藍光LED外延結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管外延技術領域，特別是N-GaN層藍光LED外延結構。
【背景技術】
[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，很多專家學者，不斷的提出有助于提高亮度的新材料和新結構。其中，藍光LED中N型GaN層是十分重要的一層。
[0003]現(xiàn)有技術中，藍光LED外延結構包括藍寶石襯底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，如圖1所示。但是上述結構中的N型GaN層4存在以下缺點:首先，N型GaN層的電阻相對較高，使其電壓相對較高，影響其整體的散熱，減少其使用壽命；其次，由于電子的有效質量比較輕，大量的電子集聚，影響其電流擴展；最后，N型GaN層的晶體質量決定整個外延結構的好壞。

【發(fā)明內容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種N-GaN層藍光LED外延結構。它不但能夠降低開啟電壓，還能夠提高抗靜電能力，有效提高LED的亮度。
[0005]為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案以如下方式實現(xiàn):
一種N-GaN層藍光LED外延結構，它從下至上依次包括藍寶石襯底、A1N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。其結構特點是，所述N型GaN層包括生長厚度較薄的薄N-GaN層和生長厚度較厚的厚N-GaN層。所述薄N_GaN層與厚N_GaN層交替生長，或者厚N-GaN層與薄N-GaN層交替生長。交替生長周期為3_50個周期，N型GaN層中摻雜Si元素。
[0006]在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層中交替生長的薄N_GaN層和厚N_GaN層從下至上每層中的Si摻雜濃度按比例逐漸降低，且薄N-GaN層為高濃度層，厚N-GaN層為低濃度層。
[0007]在上述藍光LED外延結構中，所述薄N-GaN層的厚度為10-1000 ±矣，生長N型，摻雜的Si元素濃度為lxlO17 cm3?5xl020 cm3。所述厚N-GaN層的厚度為20-2000埃，生長N型，摻雜的Si兀素濃度為lxlO17 cm3?5xl020 cm3。
[0008]在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層的生長溫度為800-1500°C，生長壓力為75-1000mbar，N型GaN層在氮氣、氫氣或者氫氮混合氣環(huán)境中生長。
[0009]在上述藍光LED外延結構中，所述N型GaN層采用N_InGaN、N-AlGaN或者N-AlGalnN中的任一種，所述薄N_GaN層與厚N_GaN層交替生長采用AlGaN/GaN、InGaN/GaN或者AlGalnN/GaN中的任一種。
[0010]本發(fā)明由于采用了上述結構，將N型GaN層分為兩大部分。第一大部分薄N_GaN層為高濃度生長部分，主要是為了通過高濃度來降低開啟電壓，高濃度條件下要生長薄N-GaN層，是因為生長過厚會產生較多的缺陷，使后面的晶體質量變差，從而影響亮度。第二大部分厚N-GaN層為低濃度厚生長部分，是為了將高濃度產生的大缺陷將其覆蓋住，以提高晶體質量。同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過此種生長結構，即可以提高摻雜濃度，又可以保證晶體質量。從而，在一定程度上降低LED的開啟電壓，改善電流擴展效果，使MQW區(qū)域形成一些有助于發(fā)光的缺陷，最終提高復合效率。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術中LED外延結構示意圖；
圖2是本發(fā)明一種LED外延結構示意圖；
圖3是本發(fā)明另一種LED外延結構7K意圖；
圖4是本發(fā)明中N型GaN層厚度與濃度關系示意圖。
【具體實施方式】
[0013]參看圖2和圖3，本發(fā)明N-GaN層藍光LED外延結構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。N型GaN層4包括生長厚度較薄的薄N-GaN層8和生長厚度較厚的厚N_GaN層9。薄N_GaN層8與厚N-GaN層9交替生長，或者厚N_GaN層9與薄N_GaN層8交替生長，交替生長周期為
3-50個周期。N型GaN層4中摻雜Si元素。
[0014]N型GaN層4中交替生長的薄N_GaN層8和厚N_GaN層9從下至上每層中的Si摻雜濃度按比例逐漸降低，且薄N-GaN層8為高濃度層，厚N-GaN層9為低濃度層。薄N_GaN層8的厚度為10-1000 ±矣，生長N型，摻雜的Si元素濃度為lxlO17 cm3 ~5xl02° cm3。厚N_GaN層9的厚度為20-2000埃，生長N型，摻雜的Si元素濃度為lxlO17 cm3?5xl020 cm3。N型GaN層4的生長溫度為800-1500°C，生長壓力為75-1000mbar，N型GaN層4在氮氣、氫氣或者氫氮混合氣環(huán)境中生長。N型GaN層4采用N-1nGaN、N-AlGaN或者N-AlGalnN中的任一種，所述薄N-GaN層(8)與厚N-GaN層(9)交替生長采用AlGaN/GaN、InGaN/GaN或者AlGalnN/GaN中的任一種。
[0015]參看圖4，薄N-GaN層8和厚N_GaN層9交替生長，薄N_GaN層8和厚N_GaN層9的厚度不變，但薄N-GaN層8和厚N-GaN層9的Si摻雜濃度均按比例逐漸降低。
[0016]本發(fā)明中N型GaN層4的具體生長可以采用以下幾種實施方式:
實施例一:
生長N型GaN層4，溫度為800°C，生長壓力為300mbar，在氮氣、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長3個周期。首先第一周期，生長高濃度薄N-GaN層8的厚度為10nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為6xl017 cm3 ;再生長低濃度厚N-GaN層9生長溫度為800°C，生長壓力為300mbar,生長厚度為600nm,生長N型,摻雜兀素為Si,摻雜濃度為5xl017 cm3。其次第二周期，生長N-GaN生長溫度為800°C，生長壓力為300mbar.高濃度薄N_GaN層8的厚度為10nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為4xl017 cm3。再生長低濃度厚N_GaN層9生長溫度為800°C，生長壓力為300mbar，生長厚度為600nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為3xl017 cm3。最后第三周期，生長N-GaN生長溫度為800°C，生長壓力為300mbar.高濃度薄N-GaN層8的厚度為10nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為2xl017 cm3。再生長低濃度厚N-GaN層9生長溫度為800°C，生長壓力為300mbar，生長厚度為600nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為lxlO17 cm3。
[0017]實施例二:
生長N型GaN層4，溫度為800°C，生長壓力為300mbar，在氮氣、氫氣或者氫氮混合環(huán)境中生長3個周期。首先第一周期，生長高濃度薄N-GaN層8的厚度為5nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為6xl019 cm3。再生長低濃度厚N-GaN層9生長溫度為1200°C，生長壓力為300mbar,生長厚度為55nm,生長N型,摻雜兀素為Si,摻雜濃度為5xl019 cm3。其次第二周期，生長高濃度薄N-GaN層8的厚度為5nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為4xl019 cm3。再生長低濃度厚N-GaN層9生長溫度為1200°C，生長壓力為300mbar，生長厚度為55nm，生長N型，摻雜元素為Si，摻雜濃度為3xl019 cm3。最后第三周期，生長高濃度薄N-GaN層8的厚度為5n