[发明专利]提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够应用于半导体发光二极管，特别是氮化镓基蓝绿光发光二极管中外延材料的生长方法。

背景技术

半导体发光二极管具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保和坚固耐用等优点，在显示屏，背景光源等领域被广泛应用。大功率LED已经被制作成固态照明灯具推向市场，为取代传统照明光源做了很好的尝试。GaN常常被采用金属有机物气相外延法生长，然而由于氮化镓（GaN）外延衬底的缺乏，蓝宝石，硅，碳化硅等常被用作GaN的外延生长衬底材料，这些材料与GaN的晶格失配大并且热膨胀系数差异也较大，因此在外延生长过程中，往往引入了大量的晶格缺陷，如常见的线性位错，V型位错等。通过透射电子显微镜（TEM）发现这些位错往往会沿着晶格通过多量子阱区延伸到外延片的表面，形成穿透位错。实验证明大量的V型位错的存在和器件反向漏电流大有直接的关系，同时器件的静电放电（ESD）忍受能力也会受到影响。

目前用来减少外延片中位错的方法很多，主要有在蓝宝石衬底上形成微结构如纳米空洞等，在不掺杂氮化镓（u-GaN）或者n型掺杂氮化镓（n-GaN）加入铝镓氮/氮化镓（AlGaN/GaN）超晶格结构来减少位错密度。在u-GaN中插入AlGaN/GaN结构能显著的减少外延层中的位错，然而在高亮度的LED器件中，常常需要较高的掺杂以提高载流子浓度，这就需要增加n-GaN的厚度，随着n-GaN厚度的增加必然会引起晶格缺陷密度的增加，会对邻近的多量子阱（MQW）层造成影响。在n-GaN中插入AlGaN和未掺杂的GaN超晶格结构则会增加器件的正向电压（Vf）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，该方法在n-GaN中插入了一层n型掺杂的铝镓氮（n-Al_zG_a1-zN），整个n型层形成n⁺-GaN/n-Al_zG_a1-zN/n+-GaN/n^--GaN复合结构，重掺杂的n⁺-GaN能有效的降低Vf， n-Al_zG_a1-zN的插入能有有效的减少量子阱区的线性位错和V型位错，提高晶体质量，提高发光二极管的抗静电能力，低掺杂的n^--GaN作为电流分散层，能有效的提高器件的寿命。

本发明的技术方案为：一种提高ESD的复合n-GaN层结构的制备方法，该发光二极管外延片的结构从下向上依次为，衬底层，氮化镓低温缓冲层，未掺杂的高温氮化镓层，复合n型层，多量子阱结构MQW ， p型铝镓氮电子阻挡层，p型氮化镓层，p型氮化镓接触层，复合的n型层中在重掺杂的n⁺-GaN层和重掺杂n⁺-GaN层中间插入一层n-Al_zG_a1-zN层；复合n型层的结构顺序从下往上依次为：重掺杂的n⁺-GaN层401，n-AlzGa1-zN插入层102，重掺杂n⁺-GaN层402，低掺杂n^--GaN层403。复合n型层中的重掺杂层401掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁹cm^-3之间，厚度介于0.4-1μm之间；重掺杂层掺杂浓度介于10¹⁷-10¹⁹ cm^-3之间，厚度介于0.8-2μm之间，轻掺杂的n-GaN层的掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁷ cm^-3之间，厚度介于0.1-0.5μm之间。复合n型层中n-Al_zG_a1-zN插入层中，0＜z＜1，厚度介于0.05-0.2μm之间，Si掺杂浓度介于10¹⁵-10¹⁷ cm^-3之间。