CN106409998A - 一种具有高抗静电能力的led外延片 - Google Patents

一种具有高抗静电能力的led外延片 Download PDF

Info

Publication number
CN106409998A
CN106409998A CN201610961636.1A CN201610961636A CN106409998A CN 106409998 A CN106409998 A CN 106409998A CN 201610961636 A CN201610961636 A CN 201610961636A CN 106409998 A CN106409998 A CN 106409998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
doping content
gan layer
concentration
led
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610961636.1A
Other languages
English (en)
Inventor
李风浪
李舒歆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Original Assignee
Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd filed Critical Dongguan Lianzhou Intellectual Property Operation and Management Co Ltd
Priority to CN201610961636.1A priority Critical patent/CN106409998A/zh
Publication of CN106409998A publication Critical patent/CN106409998A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H01L33/145—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure with a current-blocking structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括衬底，以及在衬底上依次层叠生长的缓冲层，u型GaN层、n型GaN层，量子阱层以及p型GaN层，n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层，p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层。本发明提高了LED外延片的抗静电能力。

Description

一种具有高抗静电能力的LED外延片
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种LED外延片。
背景技术
近年来,GaN基发光二极管已经成功实现商业化并在交通信号灯、全色彩显示、液晶显示屏背光、白光照明LED等很多领域内得到广泛应用。随着应用领域的不断扩大，对器件的可靠性要求不断提高，而由于LED产品生产过程会多次受到静电作用,GaN基LED经常受到静电放电而造成的损害，会导致器件性能降低，使用寿命减少甚至完全破坏。因此，提高发光二极管的抗静电放电放电性能，对器件的可靠性有着重要影响。现有技术有通过n层GaN中插入超晶格结构以减少位错密度，提高晶体质量来提高抗击ESD能力的方法，但是通常也会使正向电压也随之升高。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高抗静电能力的LED外延片，以提高LED器件的抗静电能力。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括衬底，以及在衬底上依次层叠生长的缓冲层，u型GaN层、n型GaN层，量子阱层以及p型GaN层，n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层，p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层。
优选的，n型浓度变化层掺杂浓度增加分成N1次实行，N1大于1。
优选的，n型浓度变化层掺杂浓度降低分成N2次实行，N2大于1。
优选的，n型浓度变化层中Si掺杂浓度最高为1×1018cm-3～5×1018cm-3,Si掺杂浓度最低为1×1017cm-3～5×1017cm-3。
优选的，n型GaN层还包括掺杂浓度不变的低掺GaN层以及低掺AlGaN层，在n型浓度变化层之前依次形成。
优选的，n型GaN层与量子阱层之间插入InxGa1-xN/GaN超晶格层，x＝0.01～0.05。
优选的，p型浓度变化层掺杂浓度增加分成M1次实行，M1大于1。
优选的，p型浓度变化层掺杂浓度降低分成M2次实行，M2大于1。
优选的，p型浓度变化层中Mg掺杂浓度最高为5×1019cm-3～1×1020cm-3,Mg掺杂浓度最低为1×1019cm-3～5×1019cm-3。
优选的，p型GaN层还包括低温GaN层以及AlzGa1-zN电子阻挡层，z＝0.2～0.3,在p型浓度变化层之前依次形成。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层。开始掺杂浓度低，能与底层材料实现更好得晶格匹配；掺杂浓度增加后的降低，使得电阻变大，提高载流子横向扩展能力，进而增强抗静电能力，同时正常工作时电子横向扩展也使得电流分部更加均匀，有利于发光面积的增加，即有利于提高发光效率；掺杂浓度降低后又增加，一方面提供充足的电子进入量子阱进行电子空穴复合发光，另一方面随掺杂浓度的变化电阻增加后减少，形成了类似电容的结构，增大LED内部电容，进一步增强抗静电能力。
p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低的p型浓度变化层。与n型GaN层类似，开始掺杂浓度低，能与底层材料实现更好得晶格匹配；之后掺杂浓度增加，提供充足的空穴进入量子阱进行电子空穴复合发光，同时从p型GaN层向量子阱层方向看，电阻增大，提高载流子横向扩展能力，增强抗静电能力，同时正常工作时空穴从p型GaN层流向量子阱层，空穴横向扩展也有利于提高发光效率；掺杂浓度降低后又增加；与n型GaN层类似，形成了类似电容的结构，增大LED内部电容，进一步增强抗静电能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明进行介绍，实施例仅限于对本发明进行解释，不对本发明进行任何限制。
实施例1
见图1所示，一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括蓝宝石衬底100，以及在蓝宝石衬底100上依次层叠生长的GaN缓冲层200，u型GaN层300、n型GaN层400，量子阱层500以及p型GaN层600。
n型GaN层400包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层410，n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到5×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3，最后再增加到5×1018cm-3。在n型浓度变化层410之前依次形成掺杂浓度不变的低掺GaN层430以及低掺AlGaN层420，低掺掺杂浓度1×1017cm-3，低掺GaN层430与底层更好地晶格匹配，低掺AlGaN层420势垒高度大，增强电子横向迁移率，提高抗静电能力。n型GaN层与量子阱层之间插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格层700，释放底层生长过程中产生的应力。
p型GaN层600包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层610，p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3，然后降低到1×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3。在p型浓度变化层610之前依次形成低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620，低温GaN层630防止Mg进入量子阱，对量子阱造成破坏，Al0.2Ga0.8N电子阻挡层阻挡电子进入p型GaN内与空穴复合，增加量子阱内空穴浓度，同时使电子更多的留在量子阱内，增加电子空穴对在量子阱内的复合效率。
实施例2
n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，其他结构与实施例1相同。n型浓度变化层掺杂浓度增加或减少分成多次实行，能更好地实现晶格匹配的过渡，同时更好的提高载流子横向扩展能力。
实施例3
p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他结构与实施例1相同。p型浓度变化层掺杂浓度增加或减少分成多次实行，能更好地实现晶格匹配的过渡，同时更好的提高载流子横向扩展能力。
实施例4
n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他结构与实施例1相同。
实施例5
实施例5作为对比例，一种LED外延片，包括蓝宝石衬底100，以及在蓝宝石衬底100上依次层叠生长的GaN缓冲层200，u型GaN层300、n型GaN层400，量子阱层500以及p型GaN层600。
n型GaN层400包括掺杂浓度不变的低掺GaN层430以及低掺AlGaN层420，低掺掺杂浓度1×1017cm-3，以及高掺GaN层(相对于本发明n型浓度变化层410)，高掺掺杂浓度1×1018cm-3，n型GaN层与量子阱层之间插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格层700。
p型GaN层600包括低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620以及高温GaN层(相对于本发明p型浓度变化层610)，其中，低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620掺杂浓度低，为1×1019cm-3，高温GaN层掺杂浓度高，为5×1019cm-3。
将各实施例外延片经过相同芯片加工工艺后，在--2000V下平均ESD良率如下表所示，由此可知，本发明实施例ESD良率显著提高。
实施例 各实施例-2000V下ESD良率
实施1 90.5％
实施2 92.7％
实施3 93.3％
实施4 94.8％
实施5(对比例) 82.3％

Claims (10)

1.一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括衬底，以及在衬底上依次层叠生长的缓冲层，u型GaN层、n型GaN层，量子阱层以及p型GaN层，其特征在于：n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层，p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层。
2.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：n型浓度变化层掺杂浓度增加分成N1次实行，N1大于1。
3.根据权利要求1或2所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：n型浓度变化层掺杂浓度降低分成N2次实行，N2大于1。
4.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：n型浓度变化层中Si掺杂浓度最高为1×1018cm-3～5×1018cm-3,Si掺杂浓度最低为1×1017cm-3～5×1017cm-3。
5.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：n型GaN层还包括掺杂浓度不变的低掺GaN层以及低掺AlGaN层，在n型浓度变化层之前依次形成。
6.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：n型GaN层与量子阱层之间插入InxGa1-xN/GaN超晶格层，x＝0.01～0.05。
7.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：p型浓度变化层掺杂浓度增加分成M1次实行，M1大于1。
8.根据权利要求1或7所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：p型浓度变化层掺杂浓度降低分成M2次实行，M2大于1。
9.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：p型浓度变化层中Mg掺杂浓度最高为5×1019cm-3～1×1020cm-3,Mg掺杂浓度最低为1×1019cm-3～5×1019cm-3。
10.根据权利要求1所述的具有高抗静电能力的LED外延片，其特征在于：p型GaN层还包括低温GaN层以及AlzGa1-zN电子阻挡层，z＝0.2～0.3,在p型浓度变化层之前依次形成。
CN201610961636.1A 2016-11-04 2016-11-04 一种具有高抗静电能力的led外延片 Pending CN106409998A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610961636.1A CN106409998A (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种具有高抗静电能力的led外延片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610961636.1A CN106409998A (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种具有高抗静电能力的led外延片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106409998A true CN106409998A (zh) 2017-02-15

Family

ID=58014700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610961636.1A Pending CN106409998A (zh) 2016-11-04 2016-11-04 一种具有高抗静电能力的led外延片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106409998A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108987543A (zh) * 2017-06-01 2018-12-11 英属开曼群岛商镎创科技股份有限公司 发光元件
CN110635007A (zh) * 2019-09-12 2019-12-31 佛山市国星半导体技术有限公司 一种抗静电外延结构及其制备方法
CN111725369A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 隆达电子股份有限公司 发光装置
CN112635626A (zh) * 2021-01-04 2021-04-09 厦门乾照光电股份有限公司 一种半导体外延结构及其制作方法、led芯片

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103107256A (zh) * 2012-12-21 2013-05-15 湘能华磊光电股份有限公司 一种led外延片
CN103413880A (zh) * 2013-08-30 2013-11-27 湘能华磊光电股份有限公司 提高led抗静电能力的外延生长方法及其外延结构
CN103531680A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 苏州矩阵光电有限公司 一种led外延结构及其制备方法
CN104638083A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 GaN基LED外延结构及其制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103107256A (zh) * 2012-12-21 2013-05-15 湘能华磊光电股份有限公司 一种led外延片
CN103413880A (zh) * 2013-08-30 2013-11-27 湘能华磊光电股份有限公司 提高led抗静电能力的外延生长方法及其外延结构
CN103531680A (zh) * 2013-10-23 2014-01-22 苏州矩阵光电有限公司 一种led外延结构及其制备方法
CN104638083A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 映瑞光电科技(上海)有限公司 GaN基LED外延结构及其制作方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108987543A (zh) * 2017-06-01 2018-12-11 英属开曼群岛商镎创科技股份有限公司 发光元件
CN108987543B (zh) * 2017-06-01 2019-12-17 英属开曼群岛商镎创科技股份有限公司 发光元件
CN111725369A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 隆达电子股份有限公司 发光装置
CN111725369B (zh) * 2019-03-20 2021-11-12 隆达电子股份有限公司 发光装置
CN110635007A (zh) * 2019-09-12 2019-12-31 佛山市国星半导体技术有限公司 一种抗静电外延结构及其制备方法
CN112635626A (zh) * 2021-01-04 2021-04-09 厦门乾照光电股份有限公司 一种半导体外延结构及其制作方法、led芯片
WO2022141791A1 (zh) * 2021-01-04 2022-07-07 厦门乾照光电股份有限公司 一种半导体外延结构及其制作方法、led芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9257599B2 (en) Semiconductor light emitting device including hole injection layer
CN111599902B (zh) 一种具有空穴注入结构电子阻挡层的发光二极管
CN106409998A (zh) 一种具有高抗静电能力的led外延片
CN102969416A (zh) 一种氮化物led外延片及其生长方法
CN109860359B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN105206726A (zh) 一种led结构及其生长方法
CN106328788B (zh) GaN基LED外延结构及其制造方法
CN102969417A (zh) 一种绿光氮化物led外延片及其生长方法
CN103268912A (zh) 多有源区高效率光电子器件
CN112366256B (zh) 发光二极管外延片及其制造方法
CN117410406B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
KR102464030B1 (ko) 발광소자
CN116525734A (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
CN116914043A (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
CN108987544A (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN109309150B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN109671817B (zh) 一种发光二极管外延片及其制备方法
CN102623597B (zh) 一种提高载流子复合效率的多量子阱中的垒的结构
CN108550668B (zh) 一种发光二极管外延片及其制作方法
CN104319322A (zh) 一种发光二极管
CN105514239A (zh) 一种发光二极管
CN102881790A (zh) Led的量子阱结构及其生长方法
CN116314499B (zh) 有源垒层掺Mg的外延结构及制备方法和芯片
CN116014041B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管
CN102437262B (zh) 一种氮化物发光二极管结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication