[发明专利]一种LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法，在有源层背离所述N型半导体层一侧设有复合电流扩展层，其中，所述复合电流扩展层包括若干个由空穴供给层及空穴势垒层所组成的周期单元，且以所述空穴供给层作为所述复合电流扩展层的接触表面；进一步地，所述空穴供给层的禁带宽度小于或等于所述空穴势垒层的禁带宽度。使所述复合电流扩展层在通过空穴供给层提供空穴的同时，并通过空穴势垒层形成有效空穴势垒高度，以此提高P型掺杂浓度，拉高材料在该区域的价带，进而有效提升电流的横向扩展能力。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

近来年，III-V族氮化物，由于其优异的物理及化学特性(禁带宽度大、击穿电场高、电子饱和迁移率高等)，从而广泛应用于电子、光学领域。其中，以GaN/AlGaN基为主要材料的蓝绿光和紫外光发光二极管，更是在照明、显示、固化，杀等领域有着长足的发展。随着LED应用端的逐渐扩大，市场对LED性能的要求也越来越高，而大电流密度下的正装，倒装芯片常因其电流拥挤效应引起热效应导致效率下降，亮度发光不均等一系列技术问题，成为了当前各大LED外延和芯片厂商技术研发的热点。

常规的LED外延结构主要包括衬底、N型半导体层、有源层、P型半导体层。其中，P型半导体层通常通过Mg原子的掺杂获得P型材料，然而由于低的受主掺杂物溶解度缺陷引起的自补偿效应以及氮化镓基材料中高的Mg受主激活能，使得高空穴浓度的P型氮化镓材料一直难以获得；同时，由于其较低的掺杂效率，使得P型氮化镓材料电阻较大，限制了电流的横向扩展，特别在同侧电极结构的正装芯片和倒装芯片中，电流扩展能力受限的表现尤其明显。然而，由于电流横向扩展能力受限，将直接导致电流的拥挤，引起局部热效应明显、芯片发光不均匀、非辐射复合增加等一系列问题。

目前，为了改善因电流横向扩展能力不足引起的电流拥挤效应，通常会采用更厚的欧姆接触层、增加芯片ITO厚度、增加P-Finger等技术手段。然而，欧姆接触层厚度的增加，直接影响器件光子的出光效率，特别是在紫外光波段(UVB～UVC)，因欧姆接触层通常采用GaN材料，其严重吸收紫外光，从而降低发光效率。当增加ITO厚度或者增加P-Finger，同样也存在吸光或者挡光的问题，影响芯片光提取效率，进而带来发光效率低的问题。

有鉴于此，本发明人专门设计了一种LED外延结构及其制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED外延结构及其制备方法，以在不影响LED的光提取效率的前提下增加电流的横向扩展能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种LED外延结构，包括：

衬底；

位于所述衬底表面的N型半导体层；

位于所述N型半导体层背离所述衬底一侧的有源层；

位于所述有源层背离所述N型半导体层一侧的复合电流扩展层；

其中，所述复合电流扩展层包括若干个由空穴供给层及空穴势垒层所组成的周期单元，且以所述空穴供给层作为所述复合电流扩展层的接触表面。

优选地，所述空穴供给层的禁带宽度小于或等于所述空穴势垒层的禁带宽度。

优选地，所述复合电流扩展层应用于氮化镓基发光二极管，用于为所述氮化镓基发光二极管提供空穴并实现电流的横向扩展；且所述空穴供给层包括P型掺杂的Al_xGa_1-xN层，所述空穴势垒层包括N型掺杂的Al_yGa_1-yN层；其中，0≤x＜1，0≤y＜1。