[发明专利]LED外延层结构生长方法及所得外延层结构和LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及具有超晶格结构层的LED外延层领域，特别地，涉及一种LED外延层结构生长方法及所得外延层结构和LED芯片。

背景技术

氮化镓基材料，包括InGaN、GaN和AlGaN合金，为直接带隙半导体，其带隙为从0.7～6.2eV连续可调，具有宽直接带隙、强化学键、耐高温、抗腐蚀等优良性能，是生产短波长高亮度发光器件、紫外光探测器和高温高频微电子器件的理想材料，已被广泛应用于全彩大屏幕显示器、LCD背光源、信号灯或照明等领域。如图1所示为一种现有的LED外延层结构，其结构从下至上包括依次叠置的衬底1’，GaN缓冲层2’，非掺杂uGaN缓冲层3’，n型GaN层4’，MQW(多量子阱)发光层5’，p型AlGaN层6’、第一P型GaN层7’、第二P型GaN层8’。其中MQW发光层5’中包括多个周期的超晶格结构，一个周期的超晶格结构包括第一掺In阱层51’和叠置于第一掺In阱层51’上的第二掺In阱层52'。MQW发光层5’能适度的提升LED芯片的发光效率。

目前国内GaN基LED材料生长，在传统LED外延结构基础上产生了许多新结构，都极大的提高了LED的各项品质。反向电压是反映LED芯片特性的重要参数，反向电压低的芯片在经过封装老化后更容易漏电失效，也更容易被击穿损坏，芯片的使用稳定性因此大大降低。反向电压还能表征LED芯片外延薄膜晶体的有源区缺陷程度，该缺陷易形成非辐射复合中心，从而加剧该缺陷，这些缺陷扩散至P型GaN层后，容易形成漏电通道，继而降低LED芯片的反向电压。

发明内容

本发明提供一种LED外延层结构生长方法及所得外延层结构和LED芯片，以解决现有LED外延结构中的反向电压偏低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种LED外延层结构的生长方法，包括生长P型AlGaN层和设置于P型AlGaN层顶面上的第一P型GaN层的步骤，还包括在P型AlGaN层和第一P型GaN层之间生长遮蔽层的步骤，遮蔽层为P型AlGaN/InGaN超晶格结构；生长P型AlGaN层时生长温度为750～800℃，Al掺杂浓度为1.8E+20～2.2E+20atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E+20～2E+20atom/cm³；生长P型AlGaN/InGaN超晶格结构时生长温度为850～900℃，Mg掺杂浓度为2E+20～3E+20atom/cm³。

进一步地，P型AlGaN层的生长温度为800℃；P型AlGaN/InGaN超晶格结构的生长温度为870℃。

进一步地，生长遮蔽层时的生长压力为200～250mbar。

进一步地，第一P型GaN层的生长条件为在1000～1050℃下，在N₂气氛下保持反应压力为550～600mbar，Mg掺杂浓度1E+19～2E+19atom/cm³。

根据本发明的另一方面还提供了一种如上述的方法制备得到的LED外延层结构，包括P型AlGaN层和设置于P型AlGaN层顶面上的第一P型GaN层，还包括遮蔽层，遮蔽层设置于P型AlGaN层和第一P型GaN层之间，遮蔽层为P型AlGaN/InGaN超晶格结构。

进一步地，P型AlGaN层的厚度为20～30nm。

进一步地，P型AlGaN/InGaN超晶格结构中包括多个依次叠置的超晶格单元，超晶格单元由超晶格P型Al_yGa_(1-y)N层和叠置于超晶格P型Al_yGa_(1-y)N层上的超晶格P型In_xGa_(1-x)N层组成，超晶格P型In_xGa_(1-x)N层的厚度为1～2nm，超晶格P型Al_yGa_(1-y)N层的厚度为2～4nm，超晶格单元数为5～8个，其中x＝0.2～0.3，y＝0.1～0.2。

进一步地，第一P型GaN层的厚度为50～60nm；x＝0.25，y＝0.15。

根据本发明的另一方面还提供了一种LED芯片，包括LED外延层，LED外延层按如上述方法制备得到。

进一步地，LED芯片反向电压为45V。

本发明具有以下有益效果：