一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導(dǎo)電層；在第一型導(dǎo)電層上生長前量子壘；在前量子壘上接著外延V型量子阱；在V型量子阱上繼續(xù)外延后量子壘；在后量子壘上外延量子阱；重復(fù)步驟二至步驟五多個周期，外延生長構(gòu)成有源區(qū)；在有源區(qū)上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導(dǎo)電層和歐姆接觸層。本發(fā)明可以減少整個有源區(qū)的阻值，降低工作電壓，提高發(fā)光效率。
【專利說明】
一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優(yōu)點，作為主要的光源得到較快發(fā)展，近年來發(fā)光二極管的利用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，隨著LED行業(yè)競爭越來越激烈，提高發(fā)光二極管的亮度及降低成本成為其重要方向。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，采用多重量子講(multiple quantum well，MQW)結(jié)構(gòu)作為有源層的發(fā)光二極管，能獲得較高的內(nèi)量子效率。然而，多重量子阱有源層發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率有待進(jìn)一步提高，如何獲得更高的內(nèi)量子效率也一直是發(fā)光二極管技術(shù)發(fā)展的一個熱點方向。研究發(fā)現(xiàn)，提高發(fā)光二極管的有源區(qū)量子皇的電子阻擋效果也能有效地增加內(nèi)量子效率。
[0004]為了提高量子皇的電子阻擋效果，提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，以減少整個有源區(qū)的阻值，降低工作電壓，提高發(fā)光效率。
[0006]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為:
一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，包括以下步驟:
一，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導(dǎo)電層；
二，把生長溫度降至低于850°C，在第一型導(dǎo)電層上生長前量子皇；
三，在前量子皇上接著外延V型量子阱，生長溫度邊生長邊由800°C逐漸降至740°C至760°C，且摻雜量由O逐漸升高至1E+18;生長溫度再由740°C至760°C升至800°C，邊生長邊升溫，雜質(zhì)摻雜量由1E+18逐漸降低至O;
四，在V型量子阱上繼續(xù)外延后量子皇；
五，在后量子皇上外延量子講；
六，重復(fù)步驟二至步驟五多個周期，外延生長構(gòu)成有源區(qū)；
七，在有源區(qū)上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導(dǎo)電層和歐姆接觸層。
[0007]進(jìn)一步，所述步驟二中生長溫度降至800_850°C。
[0008]進(jìn)一步，V型量子阱為Si摻雜。
[0009]進(jìn)一步，前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。
[0010]進(jìn)一步，V型量子講的厚度小于Inm0
[0011]進(jìn)一步，V型量子阱的勢皇高度呈現(xiàn)V字形狀。
[0012]進(jìn)一步，V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢為勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高中的一種。
[0013]進(jìn)一步，V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱的禁帶寬度。
[0014]一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n-GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層、p-GaN層和歐姆接觸層;有源區(qū)由前量子皇、V型量子阱、后量子皇和量子阱依次周期堆疊組成，V型量子阱內(nèi)摻雜。
[0015]進(jìn)一步，V型量子阱為η型摻雜，摻雜濃度蘭1E+18。
[0016]進(jìn)一步，V型量子阱為Si摻雜。
[0017]進(jìn)一步，前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。
[0018]進(jìn)一步，V型量子講的厚度小于Inm0
[0019]進(jìn)一步，V型量子阱的勢皇高度呈現(xiàn)V字形狀。
[0020]進(jìn)一步，V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢為勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高中的一種。
[0021]進(jìn)一步，V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱的禁帶寬度。
[0022]采用上述方案后，本發(fā)明通過在量子皇的中間插入一層V型量子阱，即在前量子皇和后量子皇之間插入一層V型量子講，在V型量子講內(nèi)摻雜，而量子皇不摻雜。米用量子皇中間插入V型量子阱，可提高量子皇的電子阻擋效果，減少有源區(qū)的電子泄漏，有效地增加有源區(qū)的復(fù)合效率。采用V型量子阱摻雜可有效減少整個有源區(qū)的阻值，降低工作電壓，提高發(fā)光效率。且通過采用V型量子阱前后夾雜這兩個無摻雜的量子皇，可避免外延時高溫變化生長所帶來的V型量子阱內(nèi)的Si摻雜源擴(kuò)散至量子阱形成非輻射復(fù)合中心，降低有源區(qū)的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]標(biāo)號說明
有源區(qū)10前量子皇I
V型量子講2后量子皇3
量子講4。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0026]參閱圖1所示，本發(fā)明揭示的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n-GaN層、有源區(qū)、電子阻擋層、p_GaN層和歐姆接觸層。
[0027]有源區(qū)10由前量子皇1、V型量子阱2、后量子皇3和量子阱4依次周期堆疊組成，V型量子阱2內(nèi)摻雜。V型量子阱2為η型摻雜，摻雜濃度3 1E+18，采用高濃度摻雜可降低整個有源區(qū)10的阻值，在后續(xù)制作成芯片可有效降低發(fā)光二極管的工作電壓。V型量子阱2優(yōu)選為Si慘雜ο
[0028]前量子皇I和后量子皇3不摻雜。量子皇無雜質(zhì)摻入的非摻材料層。一方面，米用量子皇無雜質(zhì)摻入可避免生長量子皇時，雜質(zhì)擴(kuò)散至量子阱內(nèi)形成非復(fù)合中心。另一方面，量子皇無雜質(zhì)摻入可減小生長量子皇層的內(nèi)應(yīng)力，提高量子皇的晶體質(zhì)量及其與量子阱的材料界面，使得內(nèi)量子效率更好。
[0029]采用量子皇中間插入V型量子阱2，可有效提高量子皇的電子阻擋效果，增加有源區(qū)的復(fù)合效率。采用量子皇不慘，可有效減少外延的高溫生長所帶來的摻雜源擴(kuò)散至量子阱內(nèi)形成非復(fù)合中心。采用V型量子阱摻雜可有效減少整個有源區(qū)的阻值，降低工作電壓，提高發(fā)光效率。
[0030]前量子皇I與后量子皇3厚度相同^型量子講2位于前量子皇I與后量子皇3的中間位置，構(gòu)成皇/V型阱/皇的結(jié)構(gòu)，采用V型量子阱2設(shè)置于皇層中間區(qū)域，最大程度保障極少有雜質(zhì)能通過熱運動擴(kuò)散至量子阱內(nèi)形成非復(fù)合中心。
[0031]V型量子阱2的厚度小于lnm，V型量子阱2的厚度越薄，使得其與量子皇離應(yīng)力的臨界厚度越遠(yuǎn)，而且V型量子阱2與量子皇、量子阱能有效形成張壓應(yīng)力調(diào)應(yīng)匹配，有利于整個有源區(qū)10的晶體質(zhì)量的改善，但V型量子阱2的厚度如果偏薄太多，其通過與量子皇形成勢皇高度差而對電子起到限制作用會減弱。
[0032]V型量子阱2的勢皇高度呈現(xiàn)V字形狀，采用V字形的勢皇形狀有利于外延工藝生長的實現(xiàn)及有效減少生長時間。V型量子阱2的V字勢皇底部的高度包括勢皇高度不變、勢皇高度漸變變低、勢皇高度漸變變高。
[0033]本發(fā)明還公開一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，包括以下步驟:
一，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導(dǎo)電層；
二，把生長溫度降至800°C，在第一型導(dǎo)電層上生長前量子皇I;
三，在前量子皇I上接著外延V型量子阱2，生長溫度邊生長邊由800°C逐漸降至740°C至760°C，且摻雜量由O逐漸升高至1E+18;生長溫度再由740°C至760°C升至800°C，邊生長邊升溫，雜質(zhì)摻雜量由1E+18逐漸降低至O;
四，在V型量子阱2上繼續(xù)外延后量子皇3;
五，在后量子皇3上外延量子講4 ；
六，重復(fù)步驟二至步驟五多個周期，外延生長構(gòu)成有源區(qū)10;
七，在有源區(qū)10上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導(dǎo)電層和歐姆接觸層。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非對本案設(shè)計的限制，凡依本案的設(shè)計關(guān)鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:包括以下步驟: 一，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導(dǎo)電層； 二，把生長溫度降至低于850°C，在第一型導(dǎo)電層上生長前量子皇； 三，在前量子皇上接著外延V型量子阱，生長溫度邊生長邊由800°C逐漸降至740°C至760°C，且摻雜量由O逐漸升高至1E+18;生長溫度再由740°C至760°C升至800°C，邊生長邊升溫，雜質(zhì)摻雜量由1E+18逐漸降低至O; 四，在V型量子阱上繼續(xù)外延后量子皇； 五，在后量子皇上外延量子講； 六，重復(fù)步驟二至步驟五多個周期，外延生長構(gòu)成有源區(qū)； 七，在有源區(qū)上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導(dǎo)電層和歐姆接觸層。2.如權(quán)利要求1所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:所述步驟二中生長溫度降至800-850°C。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:V型量子阱為Si摻雜。4.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。5.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:V型量子阱的厚度小于Inm06.如權(quán)利要求1或2所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:V型量子阱的勢皇高度呈現(xiàn)V字形狀。7.如權(quán)利要求6所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管外延生長方法，其特征在于:V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢為勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高中的一種。8.如權(quán)利要求6所述的一種具有阱區(qū)摻雜的發(fā)光二極管，其特征在于:V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱的禁帶寬度。
【文檔編號】H01L33/00GK106098862SQ201610425239
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】林志偉, 陳凱軒, 張永, 卓祥景, 姜偉, 汪洋, 童吉楚, 方天足
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司