[发明专利]一种具有电流阻挡层的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，尤其是一种具有电流阻挡层的LED外延结构的制作方法。

背景技术

Mg是P型掺杂的重要元素，由于Mg的钝化效应，用MOCVD技术生长P型GaN时，受主Mg原子在生长过程中易被H原子严重钝化，从而导致未经处理的P型GaN与Mg之间的电阻率异常升高，甚至可能达到十欧米，所以必须在生长后对Mg进行激活，才能得到可应用于器件的P型GaN。现有技术提高Mg原子在GaN中的激活效率的方法是：高温生长P型GaN，然后在N₂气氛下退火，虽然利用快速热退火法可成功获得P型GaN，但得到的空穴浓度仍然较低，典型值为2E17atom/cm³，比理论掺杂浓度低了2-3个数量级，并且常规工艺中Mg源，一般为Cp₂Mg，在生长P型GaN层时才开始通入，因此Mg的激活性不高，外延晶体亮度改变不明显。

中国专利文献CN105514226A公开了一种外延结构的制作方法，直接在外延结构上生长无掺杂的AlN材料，将其作为电流阻挡层，以达到有效增强发光二极管P型电流扩展的效果，但由于该层是设置于P型GaN层之上生长，无法阻挡有源层(MQW层)中电子溢出问题，同时增加空穴向MQW层中的移动数量不明显，无法从根本上解决空穴浓度问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有电流阻挡层的LED外延结构的制作方法，以制造出一种具有电流阻挡层的LED外延结构，能够有效避免电子溢出至P型低温GaN层和P型高温GaN层，同时有利于空穴扩展和显著提高空穴浓度，以及能够大幅提升晶体亮度。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种具有电流阻挡层的LED外延结构的制作方法，包括以下步骤:

A、采用MOCVD技术，在衬底上依次生长未掺杂的GaN缓冲层、N型GaN层和有源层；

B、在有源层上生长电流阻挡层，注入Mg源；

C、在电流阻挡层上依次生长P型低温GaN层和P型高温GaN层。

进一步，电流阻挡层的生长温度为800-900℃，生长压力为300-800mbar。

进一步，电流阻挡层为由掺Mg的AlGaN势垒层和GaN势阱层间隔交替组成的超晶格层。

进一步，Al的掺杂浓度是1E17-1E18atom/cm³，Mg的掺杂浓度为1E15-1E16atom/cm³。

进一步，AlGaN势垒层和GaN势阱层间隔交替的次数为4-6，AlGaN势垒层和GaN势阱层的厚度比在2:1到3:1之间。

进一步，P型低温GaN层的生长温度为600-700℃，生长压力为300-800mbar。

进一步，P型高温GaN层的生长温度为900-1050℃，生长压力为300-800mbar。

进一步，N型GaN层的生长压力为300-800mbar，生长温度为1000-1250℃。

进一步，有源层为由InGaN势阱层和GaN势垒层间隔交替组成的超晶格层，其中In的掺杂浓度为1E19-3E20atom/cm³。

进一步，InGaN势阱层和GaN势垒层间隔交替的次数为8-15，InGaN势阱层和GaN势垒层的厚度比在1:1到50:1之间。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种具有电流阻挡层的LED外延结构的制作方法，依次在衬底上生长未掺杂的GaN缓冲层、N型GaN层、有源层、电流阻挡层、P型低温GaN层和P型高温GaN层，以得到高效的具有电流阻挡层的LED外延结构，该电流阻挡层能够阻拦电子的溢出，同时在生长电流阻挡层时就开始注入Mg源，激活了Mg的掺杂性能，改善了外延晶体发光性能。因此，利用本发明的方法能够制造出具有特殊电流阻挡层的LED外延结构，能够有效避免电子溢出至P型低温GaN层和P型高温GaN层，同时有利于空穴扩展，能够显著提高空穴浓度以及大幅提升晶体亮度。

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是本发明的步骤流程图；

图2是应用本发明外延结构的LED与应用常规外延结构的LED的亮度对比图。

具体实施方式

参照图1，一种具有电流阻挡层的LED外延结构的制作方法，包括以下步骤:

A、采用MOCVD技术，在衬底上依次生长未掺杂的GaN缓冲层、N型GaN层和有源层；