[发明专利]发光二极管的外延结构和外延结构的制备方法

说明书

本发明提供一种发光二极管的外延结构和外延结构的制备方法。本发明提供的发光二极管的外延结构，包括：在衬底上由下至上依次生长的U型氮化镓GaN层、N型GaN层、功能层、发光层和P型GaN层，所述功能层掺入硅元素、铝元素和铟元素。本发明提供的发光二极管的外延结构，提高了发光二极管的发光效率，增强了发光二极管对抗静电击穿的能力，提高了发光二极管的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电子制造技术，尤其涉及一种发光二极管的外延结构和外延结构的生长方法。

背景技术

发光二极管是一种常见的光子器件，其核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

发光二极管是采用外延生长的方式生成的一种外延结构，该外延结构主要由衬底、提供电子的N型层、提供空穴的P型层以及复合区的有源层组成，主要应用于照明、交通信号灯、电视、手机等的背光源，背光源中的蓝、绿、白光主要是采用金属有机化学气相沉积法将氮化镓材料沉积到蓝宝石衬底上形成的。

但是，现有技术中的发光二极管的发光效率不高。

发明内容

本发明提供一种发光二极管的外延结构和外延结构的制备方法，解决了蓝宝石衬底与氮化镓本身缺陷引起的发光二极管发光效率不高的问题，提高发光二极管的发光效率。

本发明提供的发光二极管的外延结构，包括：在衬底上由下至上依次生长的U型氮化镓GaN层、N型GaN层、功能层、发光层和P型GaN层，所述功能层掺入硅元素、铝元素和铟元素。

其中所述功能层为超晶格结构，所述功能层至少包括3个由下至上依次生长的循环层，所述循环层包括由下至上依次生长的掺硅元素的N型GaN层，掺硅元素、铝元素和铟元素的第一N型铝铟氮化镓AlInGaN层，掺入硅元素、铝元素和铟元素的第二N型AlInGaN层，且所述掺硅元素的N型GaN层、所述第一N型AlInGaN层和所述第二N型AlInGaN层的掺杂浓度不同。

其中所述循环层中每一层的硅元素的掺杂浓度为1e17/cm³-1e19/cm³，掺杂有铝元素的层中铝元素的组分为0.02-0.5，掺杂有铟元素的层中铟元素的组分为0.02-0.05。

可选地，所述循环层中所述第一N型AlInGaN层和所述第二N型AlInGaN层中的铝元素的组分呈线性增加、所述第一N型AlInGaN层和第二N型AlInGaN层中的铟元素的组分呈线性增加。

可选地，所述循环层中的铟元素的组分与铝元素的组分相关。

上述功能层的生长温度位于500℃-1000℃范围内、压力位于50torr-500torr范围内、转速位于为500rpm-1500rpm范围内、生长速率位于2μm/h-6μm/h范围内。

进一步地，所述功能层与所述发光层之间生长有GaN盖帽层，所述GaN盖帽层的厚度位于5nm-50nm范围内。

上述功能层的厚度位于100nm-200nm范围内。

本发明还提供一种发光二极管的外延结构的制备方法，包括：

在衬底上由下往上依次生长U型氮化镓GaN层、N型GaN层、功能层、发光层和P型GaN层；其中，生长所述功能层包括：

步骤A：在所述N型GaN层上生长掺硅元素的N型GaN层；

步骤B：在所形成的掺硅元素的N型GaN层上生长掺硅元素、铝元素和铟元素的第一N型铝铟氮化镓AlInGaN层；