[发明专利]一种GaN基LED外延片及外延生长方法、LED芯片

说明书

本发明提供一种GaN基LED外延片及外延生长方法、LED芯片，通过设置沿外延生长方向依次沉积的N型掺杂GaN层、第一未掺杂GaN间隔层、第一N型掺杂BGaN层、第二未掺杂GaN间隔层以及第二N型掺杂BGaN层组成的N型复合层，由于N型掺杂GaN层和第二N型掺杂BGaN层中Si浓度均高于第一N型掺杂BGaN层中Si浓度，高浓度掺杂会向低浓度掺杂本征扩散，进行非故意掺杂，从而有效降低LED被击穿的可能，另外，由于BGaN的禁带宽度大于GaN，可以增加LED的反向击穿电压，GaN/BGaN交替生长可以通过不同的外延界面过滤位错，减小缺陷的延伸，进一步提高LED的反向击穿电压。

技术领域

本发明涉及LED技术领域，特别涉及一种GaN基LED外延片及外延生长方法、LED芯片。

背景技术

近年来，随着GaN基LED的研究不断深入，其在发光强度、白光光效、散热等方面都有了明显的改善，使得GaN基LED的商业化水平不断提高，应用范围也在继续扩大。目前GaN基蓝光LED产品已广泛应用于背光源、指示、显示屏、照明等领域，但寿命和可靠性仍然是限制其发展的瓶颈。LED的理论寿命可长达十万小时以上，但实际LED器件的寿命受芯片本身、封装材料、驱动电源等方面的影响，远小于这一理论值。

LED的制作要依次经过外延工艺、芯片工艺、封装工艺等主要环节，每一个环节都可能对寿命及可靠性产生影响。影响LED寿命的因素可以分为本质失效和从属失效，相对而言，本质失效是芯片制造厂和封装器件客户关注的重点，本质失效主要由外延缺陷和晶体生长导致，可通过LED芯片的电性参数(反向击穿电压)来检验。

反向击穿电压是反映PN结特性的重要参数，该参数在一定程度上可反应器件可靠性的优劣，由于二极管具有反向截至的特性，当加较小的反向偏压时，反向电流的值很小，继续加大反向偏压超过某一值时，反向电流剧增，二极管将失去单方向导电特性，甚至被击穿损坏。

为了提高LED反向击穿电压，通常在其封装工艺中采取正向串联一个高耐压的二极管的做法，这无疑会增加生产成本，而且不能本质提高LED的反向击穿电压。此外，还可通过外延生长过程中降低N型GaN中Si掺杂浓度提高反向击穿电压，但是降低Si掺杂浓度，会使载流子浓度下降，GaN外延层的体电阻增加，导致LED的工作电压上升，从而降低了LED的发光效率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种GaN基LED外延片及外延生长方法、LED芯片，旨在解决现有技术中，提高LED反向击穿电压的同时，导致LED发光效率降低的问题。

根据本发明实施例当中的一种GaN基LED外延片，包括N型复合层，所述N型复合层包括沿外延生长方向依次沉积的N型掺杂GaN层、第一未掺杂GaN间隔层、第一N型掺杂BGaN层、第二未掺杂GaN间隔层以及第二N型掺杂BGaN层，其中，所述N型掺杂GaN层、所述第一N型掺杂BGaN层以及所述第二N型掺杂BGaN层均掺杂Si，且所述N型掺杂GaN层和所述第二N型掺杂BGaN层中Si浓度均高于所述第一N型掺杂BGaN层中Si浓度。

进一步的，所述N型掺杂GaN层和所述第二N型掺杂BGaN层中Si掺杂浓度大于2×10¹⁹cm^-3，所述第一N型掺杂BGaN层中Si掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3～3×10¹⁸cm^-3。

进一步的，所述第二N型掺杂BGaN层中Si掺杂浓度大于等于所述N型掺杂GaN层中Si掺杂浓度。

进一步的，所述第一N型掺杂BGaN层和所述第二N型掺杂BGaN层中B组分均为0.1～0.3。