CN114883464A - 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法 - Google Patents

提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114883464A
CN114883464A CN202210448660.0A CN202210448660A CN114883464A CN 114883464 A CN114883464 A CN 114883464A CN 202210448660 A CN202210448660 A CN 202210448660A CN 114883464 A CN114883464 A CN 114883464A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sublayer
gallium nitride
algan
aluminum
indium gallium
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
CN202210448660.0A
Other languages
English (en)
Inventor
洪威威
陆香花
肖云飞
李鹏
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.)
HC Semitek Zhejiang Co Ltd
Original Assignee
HC Semitek Zhejiang 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 HC Semitek Zhejiang Co Ltd filed Critical HC Semitek Zhejiang Co Ltd
Priority to CN202210448660.0A priority Critical patent/CN114883464A/zh
Publication of CN114883464A publication Critical patent/CN114883464A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H01L33/14—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C30B29/406—Gallium nitride
    • 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
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • 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
    • H01L33/04—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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • 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
    • H01L33/36—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 electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

本公开公开了提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管制作领域。p型GaN层上的p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，厚度较大且存在几次势垒变化的p型复合接触层避免电流出现击穿的情况。也可使载流子更均匀分布P电极区，有效降低因载流子分布不均匀导致的抗静电能力差，提高发光二极管发光器件的可靠性。而第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升，起到的降低电阻、降低工作电压并降低电流击穿概率的可能，提高发光二极管的可靠性。

Description

提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法
技术领域
本公开涉及发光二极管制作领域，特别涉及提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法。
背景技术
发光二极管是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等，提高芯片发光效率是发光二极管不断追求的目标。
相关技术中，发光二极管的外延片通常包括衬底及在衬底上依次生长的n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层及p型GaN层上氮化镓材料的p型接触层。相关技术中，多量子阱层通常包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。
氮化镓材料的单层p型接触层厚度有限，p型接触层与电极形成欧姆接触后，厚度有限的p型接触层可能出现电流击穿及电流分布不均的问题，影响发光二极管的使用可靠性。
发明内容
本公开实施例提供了提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法，能够降低电流击穿及电流分布不均的问题以提高发光二极管的使用可靠性。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种提高可靠性的发光二极管外延片，所述提高可靠性的发光二极管外延片包括依次层叠的n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层与p型复合接触层，所述p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升。
可选地，所述第二铝镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1018cm-3且小于1×1019cm-3，所述第三铝铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1019cm-3且小于1×1020cm-3，所述第四铝铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1020cm-3且小于1×1021cm-3，所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1021cm-3且小于1×1022cm-3。
可选地，所述第一铝镓氮子层为本征铝镓氮材料，所述第二铝镓氮子层的厚度为1nm～20nm，所述第三铝铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm，所述第四铝铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm，所述第五铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm。
可选地，所述第一铝镓氮子层的Al组分大于所述第二铝镓氮子层的Al组分，所述第三铝铟镓氮子层中Al组分大于所述第四铝铟镓氮子层中Al组分，所述第三铝铟镓氮子层中In组分小于所述第四铝铟镓氮子层中In组分。
本公开实施例提供了一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层与p型复合接触层，所述p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升。
可选地，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长压力分别为50～200torr、100～250torr、200～350torr、300～450torr与400～600torr。
可选地，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长压力依次升高。
可选地，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度分别为950～1000摄氏度、900～950摄氏度、850～900摄氏度、800～850摄氏度与700～800摄氏度。
可选地，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度依次降低。
可选地，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度每次降低50～80摄氏度。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
p型GaN层上的p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，铝含量高的靠近p型GaN层的势垒较高，铝含量低且铟含量高的远离p型GaN层的势垒较低。p型复合接触层中越靠近p型GaN层的部位势垒越高，厚度较大且存在几次势垒变化的p型复合接触层可以有效避免电流出现击穿的情况。且p型复合接触层在工作时，载流子从低势垒第五铟镓氮子层最终流向高势垒的第一铝镓氮子层，载流子可更容易扩展开来，从而降低二级管的工作电压，降低能耗。也可使载流子更均匀分布P电极区，有效降低因载流子分布不均匀导致的抗静电能力差，提高发光二极管发光器件的可靠性。而第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升，则可以依次降低p型复合接触层电阻率，改善p型复合接触层与电极的欧姆触特性，同样可以起到一定的降低电阻、降低工作电压并降低电流击穿概率的可能，提高发光二极管的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种提高可靠性的发光二极管外延片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的另一种提高可靠性的发光二极管外延片的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法流程图；
图4是本公开实施例提供的另一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种提高可靠性的发光二极管外延片的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种提高可靠性的发光二极管外延片，提高可靠性的发光二极管外延片包括依次层叠的n型GaN层2、多量子阱层3、p型GaN层4与p型复合接触层5，p型复合接触层5包括依次层叠的第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55，第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55中Mg的掺杂浓度依次上升。
p型GaN层4上的p型复合接触层5包括依次层叠的第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55，铝含量高的靠近p型GaN层4的势垒较高，铝含量低且铟含量高的远离p型GaN层4的势垒较低。p型复合接触层5中越靠近p型GaN层4的部位势垒越高，厚度较大且存在几次势垒变化的p型复合接触层5可以有效避免电流出现击穿的情况。且p型复合接触层5在工作时，载流子从低势垒第五铟镓氮子层55最终流向高势垒的第一铝镓氮子层51，载流子可更容易扩展开来，从而降低二级管的工作电压，降低能耗。也可使载流子更均匀分布P电极区，有效降低因载流子分布不均匀导致的抗静电能力差，提高发光二极管发光器件的可靠性。而第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55中Mg的掺杂浓度依次上升，则可以依次降低p型复合接触层5电阻率，改善p型复合接触层5与电极的欧姆触特性，同样可以起到一定的降低电阻、降低工作电压并降低电流击穿概率的可能，提高发光二极管的可靠性。
需要说明的是，p型复合接触层5需要与p电极相连，n型GaN层2需要与n电极相连，电流在n电极与p电极之间传递。
可选地，第二铝镓氮子层52中Mg的掺杂浓度大于1×1018cm-3且小于1×1019cm-3，第三铝铟镓氮子层53中Mg的掺杂浓度大于1×1019cm-3且小于1×1020cm-3，第四铝铟镓氮子层54中Mg的掺杂浓度大于1×1020cm-3且小于1×1021cm-3，第五铟镓氮子层55中Mg的掺杂浓度大于1×1021cm-3且小于1×1022cm-3。
p型复合接触层5中，第一铝镓氮子层51为本征材料，即第一铝镓氮子层51中不进行杂质掺杂，可以减小第一铝镓氮子层51与p型GaN层4之间的晶格失配，提高得到的第一铝镓氮子层51的质量以提高最终得到的p型复合接触层5的质量。在第一铝镓氮子层51的基础上，第二铝镓氮子层52中Mg的掺杂浓度、第三铝铟镓氮子层53中Mg的掺杂浓度、第四铝铟镓氮子层54中Mg的掺杂浓度与第五铟镓氮子层55中Mg的掺杂浓度分别在以上范围内，可以保证p型复合接触层5中电阻率的变化较为合理，保证电流的均匀传递，并且有利于降低电阻。
示例性地，p型复合接触层5的厚度可为20nm～200nm。
p型复合接触层5的厚度在以上范围内，得到的p型复合接触层5的质量较好，也可以有效降低电流击穿的可能。
可选地，第一铝镓氮子层51为本征铝镓氮材料，第二铝镓氮子层52的厚度为1nm～20nm，第三铝铟镓氮子层53的厚度为1nm～100nm，第四铝铟镓氮子层54的厚度为1nm～100nm，第五铟镓氮子层55的厚度为1nm～100nm。
p型复合接触层5中，各子层的厚度在以上范围内，可以保证得到的p型复合接触层5的质量的同时有效控制得到的p型复合接触层5的制备成本。
示例性地，第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55的厚度均可相等。可以保证p型复合接触层5的质量较好的同时有效控制p型复合接触层5的制备成本。
在本公开所提供的一种实现方式中，第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55的厚度均可2～10nm。可以保证p型复合接触层5的质量的同时有效降低p型复合接触层5的制备成本。
可选地，第一铝镓氮子层51的Al组分大于第二铝镓氮子层52的Al组分，第三铝铟镓氮子层53中Al组分大于第四铝铟镓氮子层54中Al组分，第三铝铟镓氮子层53中In组分小于第四铝铟镓氮子层54中In组分。
第一铝镓氮子层51与第二铝镓氮子层52中的Al组分，第三铝铟镓氮子层53与第四铝铟镓氮子层54中的Al组分及In组分分别采用上述变化，可以保证p型复合接触层5中电阻率与电流的有效扩展并提高p型复合接触层5的电流均匀度，以提高最终得到的发光二极管的可靠性。
示例性地，第一铝镓氮子层51的Al组分与第二铝镓氮子层52的Al组分可分别为30wt％～50wt％，第三铝铟镓氮子层53中Al组分、第四铝铟镓氮子层54中Al组分可分别为20wt％～30wt％，第三铝铟镓氮子层53中In组分与第四铝铟镓氮子层54中In组分可分别为10wt％～20wt％。
p型复合接触层5中各子层的组分范围在以上范围内，可以使得得到的p型复合接触层5的质量较好，且可以保证p型复合接触层5中电流的均匀传递，p型复合接触层5中电阻的均匀度也较高。
图2是本公开实施例提供的另一种提高可靠性的发光二极管外延片的结构示意图，参考图2可知，本公开实施例提供了一种提高可靠性的发光二极管外延片，提高可靠性的发光二极管外延片包括依次层叠的缓冲层6、非掺杂GaN层7、n型GaN层2、多量子阱层3、AlGaN电子阻挡层8、p型GaN层4与p型复合接触层5，p型复合接触层5包括依次层叠的第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55，第一铝镓氮子层51、第二铝镓氮子层52、第三铝铟镓氮子层53、第四铝铟镓氮子层54与第五铟镓氮子层55中Mg的掺杂浓度依次上升。
需要说明的是，图2中所示的p型复合接触层5与图1中所示的p型复合接触层5的结构相同，此处不再赘述。
可选地，衬底1可为蓝宝石衬底1。易于制作与获取。
示例性地，缓冲层6可为AlN缓冲层6。能够保证在低温缓冲层6上生长的外延薄膜的晶体质量。
可选地，缓冲层6的厚度可为10～30nm。能够减小n型GaN层2与衬底1之间的晶格失配，保证外延层的生长质量。
示例性地，非掺杂GaN层7的厚度可为1～3.5μm。此时得到的发光二极管外延片的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，非掺杂GaN层7的厚度还可为1μm。本公开对此不做限制。
可选地，n型GaN层2的掺杂元素可为Si，且Si元素的掺杂浓度可为1×1018～1×1019cm-3。n型GaN层2整体的质量较好。
示例性地，n型GaN层2的厚度可为2～3μm。得到的n型GaN层2整体的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，n型GaN层2的厚度可为2μm。本公开对此不做限制。
可选地，多量子阱层3包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。可以保证发光二极管的稳定发光。
可选地，AlGaN电子阻挡层8中Al组分可为0.15～0.25。阻挡电子的效果较好。
可选地，p型GaN层4可掺Mg，p型GaN层4的厚度可与图1中所示结构相同，此处不再赘述。
需要说明的是，图2中所示的外延片结构相对图1中所示的外延片结构，在缓冲层6与n型GaN层2之间增加了缓解晶格失配的缓冲层6与非掺杂GaN层7。得到的外延片的质量及发光效率会更好。
图3是本公开实施例提供的一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法流程图，参考图3可知，本公开实施例提供了一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法，制备方法包括：
S101：提供一衬底。
S102：在衬底上依次生长n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层与p型复合接触层，p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升。
图3中所示的发光二极管外延片的制备方法的技术效果，可参考图1中所示的发光二极管外延片对应的技术效果，因此此处不再对制备方法的技术效果进行赘述。执行完步骤S102之后的发光二极管的外延片结构可参考图1。
可选地，步骤S102中，在生长p型复合接触层时，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长压力分别为50～200torr、100～250torr、200～350torr、300～450torr与400～600torr。
第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长压力分别在以上范围内，各子层的生长压力接近依次升高，可以保证靠近p型GaN层的Al元素较多的子层中，以低压降低Al元素会存在的预反应，保证Al元素与氮元素以及镓元素之间的稳定反应，提高最终得到的第一铝镓氮子层的均匀程度，以提高第一铝镓氮子层的晶体质量。远离p型GaN层的子层中，由于Al元素较少或者没有，因此可采用较高的压力以促进子层的快速生长，可以提高得到的p型复合接触层的质量的同时有效缩短外延片的制备周期。
可选地，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长压力依次升高。可以提高得到的p型复合接触层的质量的同时有效缩短外延片的制备周期。
可选地，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长温度分别为950～1000摄氏度、900～950摄氏度、850～900摄氏度、800～850摄氏度与700～800摄氏度。
各子层的生长温度接近依次降低，可以保证靠近p型GaN层的Al元素较多的子层中，高温提高第一铝镓氮子层与第二铝镓氮子层的晶体质量。远离p型GaN层的子层中，高Mg掺杂浓度和高In组分需要较低的生长温度，低温有利降低Mg的活化能以有效提高Mg掺杂浓度，低温有利减少In析出提高In组分，高In组分可以降低Mg的活化能有效提高Mg掺杂浓度。可以提高得到的p型复合接触层中Mg的有效掺杂并提高得到的p型复合接触层的晶体质量。
可选地，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长温度依次降低。可以提高得到的p型复合接触层中Mg的有效掺杂并提高得到的p型复合接触层的晶体质量。
示例性地，第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层的生长温度每次降低50～80摄氏度。可以保证得到的p型复合接触层的晶体质量，同时便于外延片的制备。
图4是本公开实施例提供的另一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法流程图，参考图4可知，该发光二极管外延片制备方法包括：
S201：提供一衬底。
其中，衬底可为蓝宝石衬底。易于实现与制作。
可选地，步骤S201还可包括：在氢气气氛下，处理衬底用于生长外延层的表面5～6min。
示例性地，处理衬底用于生长外延层的表面时，反应腔的温度可为1000～1100℃，反应腔的压力可为200～500torr。
S202：在衬底上生长缓冲层。
缓冲层可为AlN缓冲层。AlN层可通过磁控溅射得到。
示例性地，AlN层的沉积温度可为400～800℃，溅射功率可为3000～5000W，压力可为2～20mtorr。得到的AlN层的质量较好。
S203：在缓冲层上生长非掺杂GaN层。
非掺杂GaN层的厚度可为0.5～3um。
示例性地，非掺杂GaN层的生长温度可为1000～1100℃，生长压力控制在100～300torr。得到的非掺杂GaN层的质量较好。
S204：在非掺杂GaN层上生长n型GaN层。
可选地，n型GaN层可为n型GaN层，n型GaN层的生长温度可为1000～1100℃，n型GaN层的生长压力可为100～300Torr。
可选地，n型GaN层的厚度可为0.5～3um。
S205：在n型GaN层上生长多量子阱层。
步骤S205中，多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，且通过交替向反应腔内通入不同的反应材料可得到交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。
S206：在多量子阱层上生长AlGaN电子阻挡层。
AlGaN电子阻挡层的生长温度可为800～1000℃，AlGaN电子阻挡层的生长压力可为100～300Torr。在此条件下生长得到的AlGaN电子阻挡层的质量较好，有利于提高发光二极管的发光效率。
S207：在AlGaN电子阻挡层上生长p型GaN层。
可选地，p型GaN层的生长压力可为200～600Torr，p型GaN层的生长温度可为800～1000℃。
S208：在p型GaN层上生长p型接触层。
步骤S208可参考图3中所示的步骤S102，因此此处不再赘述。
需要说明的是，图4中所示的发光二极管外延片的制备方法，相对图3中所示的发光二极管的制备方法，提供了一种更为详细的发光二极管外延片的生长方式。
执行完步骤S208后的发光二极管外延片的结构可参见图2。
需要说明的是，在本公开实施例中，采用VeecoK465iorC4orRBMOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现发光二极管的生长方法。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高可靠性的发光二极管外延片，其特征在于，所述提高可靠性的发光二极管外延片包括依次层叠的n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层与p型复合接触层，所述p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升。
2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一铝镓氮子层为本征铝镓氮材料，所述第二铝镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1018cm-3且小于1×1019cm-3，所述第三铝铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1019cm-3且小于1×1020cm-3，所述第四铝铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1020cm-3且小于1×1021cm-3，所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度大于1×1021cm-3且小于1×1022cm-3。
3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一铝镓氮子层为本征铝镓氮材料，所述第二铝镓氮子层的厚度为1nm～20nm，所述第三铝铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm，所述第四铝铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm，所述第五铟镓氮子层的厚度为1nm～100nm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一铝镓氮子层的Al组分大于所述第二铝镓氮子层的Al组分，所述第三铝铟镓氮子层中Al组分大于所述第四铝铟镓氮子层中Al组分，所述第三铝铟镓氮子层中In组分小于所述第四铝铟镓氮子层中In组分。
5.一种提高可靠性的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次生长n型GaN层、多量子阱层、p型GaN层与p型复合接触层，所述p型复合接触层包括依次层叠的第一铝镓氮子层、第二铝镓氮子层、第三铝铟镓氮子层、第四铝铟镓氮子层与第五铟镓氮子层，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层中Mg的掺杂浓度依次上升。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长压力分别为50～200torr、100～250torr、200～350torr、300～450torr与400～600torr。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长压力依次升高。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度分别为950～1000摄氏度、900～950摄氏度、850～900摄氏度、800～850摄氏度与700～800摄氏度。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度依次降低。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一铝镓氮子层、所述第二铝镓氮子层、所述第三铝铟镓氮子层、所述第四铝铟镓氮子层与所述第五铟镓氮子层的生长温度每次降低50～80摄氏度。
CN202210448660.0A 2022-04-26 2022-04-26 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法 Pending CN114883464A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210448660.0A CN114883464A (zh) 2022-04-26 2022-04-26 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210448660.0A CN114883464A (zh) 2022-04-26 2022-04-26 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114883464A true CN114883464A (zh) 2022-08-09

Family

ID=82672242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210448660.0A Pending CN114883464A (zh) 2022-04-26 2022-04-26 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114883464A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117476827A (zh) * 2023-12-25 2024-01-30 江西兆驰半导体有限公司 一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法
CN117637953A (zh) * 2024-01-25 2024-03-01 江西兆驰半导体有限公司 一种发光二极管外延片及其制备方法、led芯片

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117476827A (zh) * 2023-12-25 2024-01-30 江西兆驰半导体有限公司 一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法
CN117476827B (zh) * 2023-12-25 2024-04-26 江西兆驰半导体有限公司 一种低接触电阻的发光二极管的外延片及其制备方法
CN117637953A (zh) * 2024-01-25 2024-03-01 江西兆驰半导体有限公司 一种发光二极管外延片及其制备方法、led芯片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112366257B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法
CN108091740B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN113206175B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法
CN114883464A (zh) 提高可靠性的发光二极管外延片及其制备方法
CN109449264B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN217641376U (zh) 一种led外延片及led芯片
CN108987544B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN108717954B (zh) 一种发光二极管外延片及其生长方法
CN112951963A (zh) 发光二极管外延片及其制备方法
CN109671817B (zh) 一种发光二极管外延片及其制备方法
CN108550676B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN109103312B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN112397622B (zh) 发光二极管外延片及其制备方法
CN112510124B (zh) 发光二极管外延片及其制造方法
CN112259647B (zh) 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片
CN109830582B (zh) 发光二极管外延片及其生长方法
CN109473520B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN109473511B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法
CN109087977B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法
CN109686823B (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN108598222B (zh) 一种发光二极管外延片及其生长方法
CN116454184A (zh) 一种高光效led外延片及其制备方法、led
CN110993753A (zh) 发光二极管外延片及其制造方法
CN113594317B (zh) 降低工作电压的紫外发光二极管外延片及其制备方法
CN112993101B (zh) 发光二极管外延片制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination