[发明专利]LED外延结构

说明书

技术领域

本申请涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种LED外延结构。

背景技术

发光二极管(LED)作为一种高效、环保和绿色新型固态照明光源，具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等优点，使其得以广泛应用。特别地，随着LED行业的迅猛发展，LED在照明领域的应用所占比例越来越高。随着大功率LED芯片在照明领域广泛应用，对大功率LED芯片发光效率要求与日俱增，要大功率LED芯片发光效率，一方面要提高大功率芯片的亮度，另外一方面要降低大功率芯片在高电流密度下的工作电压。

蓝光LED工作电压主要是由电压最小理论值、接触电阻、低载流子浓度和低迁移率材料的体电阻，载流子注入量子阱在导带和价带带阶处造成的能量损失等方面造成。因此通过减小接触电阻来降低工作电压是降电压的重要方式之一。

在p型GaN(GaN即为氮化镓)接触比较难做，很少能获得等于或小于10^-3Ω·cm2的接触电阻率。低阻p型GaN材料欧姆接触主要是受到两个方面的制约：一方面是缺乏合适的的接触金属材料，另外一方面是很难获得高浓度p型掺杂GaN基材料。

金属与半导体接触时，若半导体一侧的掺杂浓度很高，则势垒区宽度将会变薄，载流子可以通过隧穿效应穿越势垒，产生相当大的隧穿电流，形成欧姆接触。另外，掺杂浓度越高，产生的空穴浓度越高，其电阻率越低。因此如何获得高掺杂浓度p型GaN层是减小接触阻值，增加载流子穿越金属与半导体接触势垒区几率是LED领域需要攻破的领域之一。

发明内容

本发明旨在提供一种LED外延结构，以降低p型GaN基材料与金属接触电阻率，增加载流子通过隧穿穿越金属与半导体接触势垒区几率，减低大功率LED芯片的工作电压，从而提高大功率LED芯片的发光效率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构自下而上包括衬底、缓冲层、u型GaN层、n型GaN层、MQW有源层、AlGaN层、第一p型GaN层，其中，

在第一p型GaN层上还设置有第二p型GaN层，所述第二p型GaN层中的Mg浓度大于第一p型GaN层中Mg浓度，所述第二p型GaN层和所述第一p型GaN层是在相同温度条件以及相同压力条件下生长的；其中，

所述第二p型GaN层Mg浓度为2.5×10²⁰-4×10²⁰atoms/cm³，所述第一p型GaN层Mg浓度为5×10¹⁹-8×10¹⁹atoms/cm³。

优选地，所述第二p型GaN层的厚度为5-12nm。

优选地，所述AlGaN层的厚度为40-70nm，所述第一p型GaN层的厚度为50-100nm。

优选地，所述第二p型GaN层的生长速度为所述第一p型GaN层生长速度的1/5-1/3。

优选地，所述第二p型GaN层是在940-980℃温度条件下生长的。

优选地，所述第一p型GaN层和所述第二p型GaN层采用相同的载气来生长。

优选地，所述载气为氢气。

与现有技术相比，本申请所述的LED外延结构，第二p型GaN层(即接触层)是设置在第一p型GaN层上的，且接触层即第二p型GaN层Mg浓度在2.5×10²⁰-4×10²⁰atoms/cm3间，第二p型GaN层(即接触层)的Mg浓度大于第一p型GaN层的Mg浓度。由于第二p型GaN层(即接触层)较高Mg浓度掺杂，接触层的空穴浓度较高，减少了第二p型GaN层(即接触层)与金属接触电阻率，亦使第二p型GaN层(即接触层)与金属产生的势垒区变窄，增加载流子通过隧穿穿越金属与半导体接触势垒区几率，减低大功率LED芯片的工作电压，从而提高大功率LED芯片的发光效率。此外，本发明中的LED外延结构中第二p型GaN层(即接触层)其生长厚度较厚，该层能让电流扩散更加均匀，电流分布均匀则会使得在测试抗静电能力时产生瞬间电流值减小，降低静电对芯片的损毁的几率，提升了芯片抗静电能力(ESD)的良率。本发明中的LED外延结构中生长实现起来方便和简单，易于推广应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的LED外延结构的剖面示意图；