[发明专利]一种外延结构和发光二极管

说明书

本申请公开一种外延结构和发光二极管，包括n型层、p型层和有源层，有源层包括In的具有第一峰形的第一浓度轮廓；重掺杂层位于n型层和有源层之间，且包括Si的具有第二峰形的第二浓度轮廓；电流扩展层位于重掺杂层和有源层之间，且包括In的具有第三峰形的第三浓度轮廓；第三峰形的峰顶与第一峰形的峰顶的最小距离为D₁，第三峰形的峰顶与第二峰形的峰顶的最小距离为D₂，且D₁与D₂的比值小于1:7。电流扩展层尽可能接近有源层并在受到静电冲击时有效引导冲击电流，保护有源层不易被静电击穿；同时，电流扩展层与重掺杂层之间的区域为电子存储区，在受到静电冲击时可降低外延结构被静电击穿的风险，从而提升外延结构和发光二极管的抗静电能力。

技术领域

本申请涉及半导体相关技术领域，尤其涉及一种外延结构和发光二极管。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物是直接跃迁型的宽带隙半导体材料，其具有高热传导率、高硬度、小介电常数、耐高温、耐酸碱等特性，广泛应用于蓝光、绿光、紫外光发光二极管中。GaN基发光二极管中的外延结构包括n型GaN层、有源层和p型GaN层，其中，有源层为由GaN层和InGaN(氮化铟镓)层交替组成的周期性结构，由于GaN层和InGaN层的晶格常数不同，易产生极化效应并引起位错缺陷，如果这种位错缺陷得不到有效控制会形成大量表面缺陷，同时，InGaN层具有高的In浓度，其需要低温生长，在低温生长过程中也会形成表面缺陷，这些表面缺陷会形成漏电通道，并降低外延结构的抗静电能力。

发明内容

本申请的目的是提供一种外延结构，其通过使电流扩展层尽可能接近有源层，及使电流扩展层与重掺杂层之间具有较大厚度的电子存储区，降低外延结构被静电击穿的风险，有效地提升外延结构的抗静电能力。

另一目的还在于提供一种发光二极管，该发光二极管包括上述的外延结构。

第一方面，本申请实施例提供一种外延结构，其包括：

n型层、p型层和位于两者之间的有源层，有源层包括In的第一浓度轮廓，第一浓度轮廓包括若干个第一峰形；

重掺杂层，位于n型层和度有源层之间，且包括Si的第二浓轮廓，第二浓度轮廓包括第二峰形；

电流扩展层，位于重间掺杂层和有源层之间，且包括In的第三浓度轮廓，第三浓度轮廓包括若干个第三峰形；第三峰形的峰顶与第一峰形的峰顶的最小距离为D₁，第三峰形的峰顶与第二峰形的峰顶的最小距离为D₂，且D₁与D₂的比值小于1:7。

在一种可能的实施方案中，第三峰形的峰顶与第一峰形的峰顶的最小距离D₁小于20nm。

在一种可能的实施方案中，第三峰形的峰顶与第二峰形的峰顶的最小距离D₂大于150nm。

在一种可能的实施方案中，电流扩展层与有源层之间包括有第一中间层，第一中间层的厚度小于第三峰形的峰顶与第一峰形的峰顶的最小距离D₁。

在一种可能的实施方案中，第一中间层的厚度等于或者大于D₁的80％。

在一种可能的实施方案中，第一中间层为Si掺杂的GaN层，且Si的掺杂浓度为1.5×10¹⁷～5×10¹⁷cm^-3。

在一种可能的实施方案中，电流扩展层和重掺杂层之间包括有第二中间层，第二中间层的厚度小于第三峰形的峰顶与第二峰形的峰顶的最小距离D₂。

在一种可能的实施方案中，第二中间层的厚度等于或者大于D₂的80％。