[发明专利]一种发光效率高的LED外延结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种发光效率高的LED外延结构的制作方法。

背景技术

采用MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长的GaN基LED外延结构，由于存在较大的晶格失配，因此在外延生长过程中容易产生较多的缺陷；参照图1，其中一种常见的缺陷为V型缺陷，该缺陷贯穿于整个LED外延结构，产生的原因是：传统的LED外延结构在生长完N型GaN层之后就开始生长有源层，由于从生长衬底到N型GaN层的这一过程会积累大量应力，于是在生长有源层时释放应力，产生了V型缺陷，而相邻的N型GaN层结构限制了V型缺陷在该层方向上的延伸，即限制了V型缺陷的延伸角度，导致其开角θ偏小。

实际上，引入V型缺陷的层在侧壁方向a和竖直方向c上都会生长，技术人员一般希望在侧壁方向a上的生长强于在竖直方向c上的生长，这是因为在侧壁方向a上的生长更加有效，而V型缺陷的特点是：开角θ较小，因此在侧壁方向a上生长慢，造成在侧壁方向a上的厚度小，串联电阻小，电子更容易通过侧壁方向a，从而使局部电流增大，电子大量溢出，这大大降低了LED的发光效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种发光效率高的LED外延结构的制作方法，利用该方法制作出发光效率高的LED外延结构，该外延结构在N型GaN层和有源层之间设置了一层V型开角层，使V型缺陷在V型开角层所在的方向上延伸，能够增大开角，从而在侧壁方向上生长更快，降低了局部电流，能够有效的拦截电子，抑制电子溢出，提高LED的发光效率。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种发光效率高的LED外延结构的制作方法，采用MOCVD技术，在衬底上依次生长缓冲层、未掺杂Si的U型GaN层、掺杂Si的N型GaN层、有源层、电子阻挡层和P型GaN层，在N型GaN层和有源层之间生长V型开角层，V型开角层用于引导V型缺陷的延伸方向，V型开角层的生长压力不高于300torr,厚度不大于500nm，生长温度不小于800℃。

进一步，V型开角层的生长温度比N型GaN层的生长温度低200-300℃，V型开角层的In含量比有源层的In含量低。

优选地，V型开角层的生长压力为50-300torr，厚度为150-500nm，生长温度为800-1000℃。

进一步，V型开角层为由掺In的In_xGa_1-xN层和掺Ga杂质层间隔交替形成的超晶格层，其中0<X<1，超晶格层的层数为3-8。

优选地，缓冲层的生长温度为500-600℃和900-1100℃，厚度为1-2μm。

优选地，U型GaN层的生长温度为1100-1200℃，厚度为1-2μm。

优选地，N型GaN层的生长温度为1100-1200℃，厚度为1-2μm，Si的掺杂浓度为1E18-9E18cm^-3。

优选地，有源层的生长温度为700-800℃，厚度为100-200nm。

优选地，电子阻挡层的生长温度为900-1000℃，厚度为30-80nm。

优选地，P型GaN层的生长温度为950-1100℃，厚度为40-90nm。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种发光效率高的LED外延结构的制作方法，在N型GaN层和有源层之间生长V型开角层，V型开角层用于引导V型缺陷的延伸方向，解除了N型GaN层对V型缺陷延伸的限制，能够增大开角，而V型开角层的生长压力不高于300torr,厚度不大于500nm，生长温度不小于800℃，是生长V型开角层的关键技术参数；因此，利用本发明的制作方法能够制作出发光效率高的LED外延结构，使V型缺陷在V型开角层所在的方向上延伸，进一步增大开角，从而在侧壁方向上生长更快，降低了局部电流，能够有效的拦截电子，抑制电子溢出，提高LED的发光效率。

附图说明

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。

图1是传统LED外延结构的示意图；

图2是利用本发明制作出的LED外延结构的示意图；

图3是本发明的制作方法的步骤流程图；

图4是图2中LED外延结构的V型开角层(204)的结构示意图。

具体实施方式