[发明专利]GaN基LED外延结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED技术领域，尤其涉及一种GaN基LED外延结构及其制造方法。

背景技术

发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。

参图1所示为现有技术中GaN基LED外延结构的结构示意图，从下向上依次包括：衬底10’、缓冲层20’、u-GaN层30’、n型GaN层40’、多量子阱发光层50’、电子阻挡层60’、及p型GaN层80’。

GaN基发光二极管外延生长于蓝宝石衬底上，因晶格失配严重，导致缺陷密度高于其他半导体材料，量子阱生长时温度及InGaN的晶格失配引起缺陷进一步增加，使得GaN基发光二极管器件抗静电能力普遍偏弱。

此外因为缺乏导电衬底，使得LED芯片制作时P、N电极时必需制作成平行分布结构，该电极不可避免地造成电场分布不均，因而形成所谓的电流壅塞现象(CurrentCrowding)，使得局部区域承受的电场及电流偏高，进一步削弱了芯片的抗静电能力。

有鉴于此，为了解决上述技术问题，有必要提供一种GaN基LED外延结构及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GaN基LED外延结构及其制造方法，通过在电子阻挡层和p型GaN层之间形成Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_wIn_zGa_1-w-zN超晶格透光扩展层，阻挡了外延材料的缺陷，减缓了电流壅塞进而提升了器件的抗静电能力。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种GaN基LED外延结构，所述LED外延结构依次包括：

衬底；

位于所述衬底上的缓冲层；

位于所述缓冲层上的u-GaN层；

位于所述u-GaN层上的n型GaN层；

位于所述n型GaN层上的多量子阱发光层；

位于所述多量子阱发光层上的电子阻挡层；

位于所述电子阻挡层上的超晶格透光扩展层，所述超晶格透光扩展层包括若干周期堆叠的Al_xIn_yGa_1-x-yN势阱层和Al_wIn_zGa_1-w-zN势垒层，其中，Al_xIn_yGa_1-x-yN势阱层中x取值范围为0≤x≤0.5，y取值范围为0≤y≤0.1，Al_wIn_zGa_1-w-zN势垒层中w取值范围为0＜w≤0.5，z取值范围为0＜z≤0.1；

位于所述超晶格透光扩展层上的p型GaN层。

作为本发明的进一步改进，所述超晶格透光扩展层包括6~20个周期堆叠的Al_xIn_yGa_1-x-yN势阱层和Al_wIn_zGa_1-w-zN势垒层。

作为本发明的进一步改进，所述超晶格透光扩展层中，Al_xIn_yGa_1-x-yN势阱层的厚度为0.1~2nm，Al_wIn_zGa_1-w-zN势垒层的厚度为1~5nm。

作为本发明的进一步改进，所述Al_xIn_yGa_1-x-yN势阱层为非掺杂、p型掺杂或局部区域p型掺杂。

作为本发明的进一步改进，所述Al_wIn_zGa_1-w-zN势垒层为非掺杂、p型掺杂或局部区域p型掺杂。

作为本发明的进一步改进，所述多量子阱发光层包括若干周期堆叠的InGaN量子阱层和AlInGaN量子垒层，其中AlInGaN量子垒层中的Al组分为0~0.2，In组分为0~0.3。