一種led外延片及其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種LED外延片及其形成方法，其中形成方法包括：提供襯底，并在襯底之上形成緩沖層；在緩沖層之上形成第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層；在第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層之上形成量子阱結(jié)構(gòu)；在量子阱結(jié)構(gòu)之上形成電子阻擋層，其中，包括：在量子阱結(jié)構(gòu)上形成第一AlxGa1-xN層，在形成第一AlxGa1-xN層過程中，Al的組分x從第一組分值漸變至第二組分值，且第二組分值大于第一組分值，在第一AlxGa1-xN層上形成第二AlxGa1-xN層，在形成第二AlxGa1-xN層過程中，Al的組分x為定值；以及在電子阻擋層之上形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層。本發(fā)明能夠提高LED芯片的內(nèi)量子效率，促使外延片發(fā)光效率的提升，更適合大功率外延片的需求。
【專利說明】一種LED外延片及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體一種LED外延片及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED的發(fā)展，GaN為基礎(chǔ)的高亮藍(lán)光、綠光、紫外LED越來越受到關(guān)注，由于半導(dǎo)體二極管具有體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保耐用等特點(diǎn)而應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，例如:藍(lán)綠光LED被廣泛應(yīng)用于全彩色顯示和照明方面，紫外LED也被應(yīng)用于光學(xué)探測(cè)方面。而制備大功率的LED外延片已成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，但隨著發(fā)光功率的提升，伴隨而來有效率衰減的問題出現(xiàn)，該效率衰減問題主要是由于載流子溢出，低效率的電子注入和空穴的傳輸導(dǎo)致的?，F(xiàn)有的減少載流子溢出是方法是采用電流阻擋層(Electron Blocking Layer,EBL)結(jié)構(gòu)。
[0003]EBL結(jié)構(gòu)即利用AlxGahN能帶效應(yīng)限制電子的過溢，提高內(nèi)量子效率。目前生長(zhǎng)EBL的方式有兩種:單層AlxGa1J和AlxGai_xN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)有生長(zhǎng)AlxGa1J的所用的載氣一般為氫氣。但是現(xiàn)有的生長(zhǎng)EBL的方法具有以下缺點(diǎn):
[0004]在AlxGahN的EBL結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的極化場(chǎng)效應(yīng)使得勢(shì)壘作用變小而起不到阻擋電子的作用，因此載流子溢出沒有得到消除。同時(shí)極化場(chǎng)導(dǎo)致在GaN界面能帶彎曲和原子能帶偏移，EBL則被認(rèn)為延遲了空穴的注入。為了減小EBL的極化場(chǎng)，匹配EBL極化的量子阱結(jié)構(gòu)AlInN/AlInGaN證實(shí)可以起到限制電子的作用。但是這種結(jié)構(gòu)在外延很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)導(dǎo)致P型的晶體質(zhì)量也很差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種LED外延片及其形成方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED外延片的形成方法，包括以下步驟:提供襯底，并在所述襯底之上形成緩沖層；在所述緩沖層之上形成第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層；在所述第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層之上形成量子阱結(jié)構(gòu)；在所述量子阱結(jié)構(gòu)之上形成電子阻擋層，其中，包括:在所述量子阱結(jié)構(gòu)上形成第一 AlxGa1J層，在形成第一 AlxGa1J層過程中，Al的組分X從第一組分值漸變至第二組分值，且所述第二組分值大于所述第一組分值，在所述第一 AlxGa1J層上形成第二 AlxGa1J層，在形成第二 AlxGa1J層過程中，Al的組分x為定值；以及在所述電子阻擋層之上形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為
0.12。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二 AlxGa1J層Al的組分x為0.1?0.25。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成所述量子阱結(jié)構(gòu)的過程是以N2氣為載氣。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在形成所述緩沖層之后，還包括:在所述緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述電子阻擋層的形成溫度為800-900° C，壓力為 100-200mbar。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二 AlxGahN層中Al的組分x為第二組分值。
[0013]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED外延片，包括:襯底；形成在所述襯底之上的緩沖層；形成在所述緩沖層之上的第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層；形成在所述第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層之上的量子阱結(jié)構(gòu)；形成在所述量子阱結(jié)構(gòu)之上的電子阻擋層；以及形成在所述電子阻擋層之上的第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層，其中，所述電子阻擋層包括第一 AlxGahN層和第二 AlxGa1J層，所述第一 AlxGa1J層中Al的組分x從第一組分值漸變至第二組分值，所述第一 AlxGahN層中與所述量子阱結(jié)構(gòu)接觸的部分X為第一組分值，所述第一AlxGahN層中與第二 AlxGahN層接觸的部分x為第二組分值，且所述第二組分值大于所述第一組分值，所述第二 AlxGahN層中Al的組分x為定值。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為
0.12。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二 AlxGa^N層Al的組分x為0.1~0.25。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成所述量子阱結(jié)構(gòu)是以N2氣為載氣形成的。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在形成所述緩沖層之后，還包括:在所述緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中，所述電子阻擋層的形成溫度為800-900° C，壓力為 100-200mbar。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二 AlxGahN層中Al的組分x為第二組分值。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn):現(xiàn)有的EBL技術(shù)通過能帶效應(yīng)限制電子過溢，但是其能帶結(jié)構(gòu)沒有漸變，由于極化效應(yīng)的影響，在量子阱最后一個(gè)勢(shì)壘GaN與AlxGahN的界面會(huì)形成能帶的尖峰阻礙了空穴的隧穿，同時(shí)導(dǎo)帶上勢(shì)壘高度不足以限制電子。而本發(fā)明利用漸變組分加定值組分的雙層AlxGahN結(jié)構(gòu)的EBL可以利用極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜和Al漸變導(dǎo)致的能帶展寬效果綜合考慮，提高電子限制能力和增強(qiáng)空穴注入，使得導(dǎo)帶能帶尖峰更高，價(jià)帶能帶更加平緩，同時(shí)具有較寬的能帶，能夠到達(dá)提高內(nèi)量子效率目的，促使外延片發(fā)光效率的提升，更適合大功率外延片的需求。
[0021]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023] 圖1是本發(fā)明的LED外延片的形成方法的流程圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的LED外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)
針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0028]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED外延片的形成方法，包括步驟:
[0031]S1.提供襯底100，并在襯底之上形成緩沖層200。
[0032]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還包括:在形成緩沖層200之后，在緩沖層200之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層201。需要說明的是，形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層201是可選而非必須的。
[0033]S2.在緩沖層200之上形成第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層300。
[0034]其中，第一摻雜類型可為N型也可為P型。
[0035]S3.在第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層300之上形成量子阱結(jié)構(gòu)400。
[0036]S4.在量子阱結(jié)構(gòu)400之上形成電子阻擋層500。
[0037]其中，該電子阻擋層500包括第一 AlxGa^N層501和第二 AlxGa^N層502。其中，第一 AlxGahN層501中Al的組分x從第一組分值漸變至第二組分值，其中，第一 AlxGapxN層501中與量子阱結(jié)構(gòu)400接觸的部分X為第一組分值，第一 AlxGa^N層501中與第二AlxGahN層205接觸的部分x為第二組分值，且第二組分值大于所述第一組分值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為0.12。第二 AlxGahN層502中Al的組分X為固定值，其取值范圍可以是0.1-0.25。工藝中可以通過調(diào)節(jié)銦源、鎵源和氨源的混合反應(yīng)氣體的比例，來控制形成的AlxGahN材料層的原子比。在不同的生長(zhǎng)階段，通入不同比例的混合反應(yīng)氣體，可以形成漸變組分值的第一 AlxGahN層501和固定組分值的第二 AlxGahN層。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二 AlxGahN層502中Al的組分X等于第二組分值，如此不僅具有良好的電子限制能力，而且在生長(zhǎng)過程中可不必改變通過氣體的混合比例，實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)生長(zhǎng)。一般地，第一 AlxGahN層501的厚度為整個(gè)電子阻擋層500厚度的三分之一，第二 AlxGahN層502的厚度為整個(gè)電子阻擋層500厚度的三分之二。
[0038]其中,第一 AlxGa1^N層501利用了極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜和Al漸變導(dǎo)致的能帶展寬，以達(dá)到提高電子限制能力和增強(qiáng)空穴注入的目的。具體地，因?yàn)闃O化使能帶同時(shí)由η層向P層向上傾斜，而Al漸變使得能帶由η層向P層同時(shí)展寬,這樣就使得導(dǎo)帶能帶尖峰更高，價(jià)帶能帶尖峰消失，促使價(jià)帶更加平緩，有利于空穴的隧穿，到達(dá)提高內(nèi)量子效率目的。
[0039]其中，第二 AlxGa1J層502主要目的在于形成較寬的能帶，限制電子隧穿作用，防止電子與空穴在P-GaN中發(fā)生非輻射復(fù)合而導(dǎo)致內(nèi)量子效率的降低。而由于能帶的展寬和極化效應(yīng)造成的能帶傾斜恒定Al濃度的AlxGalxN對(duì)于空穴下限制作用很小，因此恒定Al濃度的AlxGahN結(jié)構(gòu)能夠提高電子阻擋層500的內(nèi)量子效率。
[0040]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電子阻擋層500是以N2氣為載氣形成的。現(xiàn)有EBL技術(shù)為了獲得晶體質(zhì)量較好的AlxGahN材料，而采用氫氣作為載氣生長(zhǎng)，而氫氣對(duì)于量子阱阱區(qū)(InGaN)具有嚴(yán)重的腐蝕作用，同時(shí)獲得好的晶體質(zhì)量的AlxGa1J導(dǎo)致AlxGa1J與GaN之間的應(yīng)力增加，因而對(duì)于電子和空穴的復(fù)合產(chǎn)生阻礙。而本發(fā)明通過采用氮?dú)庾鳛檩d氣生長(zhǎng)AlxGai_xN，一方面氮?dú)鈱?duì)于量子阱而言能夠起到很好的保護(hù)作用，防止量子阱阱區(qū)被腐蝕。同時(shí)AlxGahN在氮?dú)夥諊律L(zhǎng)晶體質(zhì)量相對(duì)于氫氣較差，正是利用這一點(diǎn)能夠?qū)lxGa1J與GaN由于晶格不 匹配而產(chǎn)生的應(yīng)力釋放。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電子阻擋層500的形成溫度為800-900° C，壓力為100-200mbar。現(xiàn)有技術(shù)為了獲得晶體質(zhì)量較好的AlxGai_xN材料，采用高溫低壓生長(zhǎng)。而高溫對(duì)于量子阱同樣有破壞作用，造成量子阱阱區(qū)的In擴(kuò)散，量子阱阱區(qū)和壘區(qū)界限不清晰，導(dǎo)致內(nèi)量子效率的降低。而本發(fā)明采用低溫低壓生長(zhǎng)AlxGai_xN，同樣生長(zhǎng)的AlxGahN材料晶體質(zhì)量相對(duì)于高溫較差，但是對(duì)于量子阱的保護(hù)作用很明顯。同時(shí)由于晶體質(zhì)量較差而對(duì)于應(yīng)力釋放又有一定的益處。通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的方式生長(zhǎng)的晶體質(zhì)量差并沒有造成靜電釋放ESD性能的變壞，因此表明這種生長(zhǎng)方式造成的晶體質(zhì)量惡化對(duì)于器件的性能沒有負(fù)面的影響。
[0042]S5.在電子阻擋層500之上形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層600。
[0043]其中，當(dāng)步驟S2中的第一摻雜類型為P型摻雜時(shí)，本步驟S5中的第二摻雜類型為N型摻雜；當(dāng)步驟S2中的第一摻雜類型為N型摻雜時(shí)，本步驟S5中的第二摻雜類型為P型摻雜。
[0044]本發(fā)明的LED外延片的形成方法與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn):現(xiàn)有的EBL技術(shù)通過能帶效應(yīng)限制電子過溢，但是其能帶結(jié)構(gòu)沒有漸變，由于極化效應(yīng)的影響，在量子阱最后一個(gè)勢(shì)壘GaN與AlxGahN的界面會(huì)形成能帶的尖峰阻礙了空穴的隧穿，同時(shí)導(dǎo)帶上勢(shì)壘高度不足以限制電子。而本發(fā)明利用漸變組分加定值組分的雙層AlxGahN結(jié)構(gòu)的EBL可以利用極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜和Al漸變導(dǎo)致的能帶展寬效果綜合考慮，提高電子限制能力和增強(qiáng)空穴注入，使得導(dǎo)帶能帶尖峰更高，價(jià)帶能帶更加平緩，同時(shí)具有較寬的能帶，能夠到達(dá)提高內(nèi)量子效率目的，促使外延片發(fā)光效率的提升，更適合大功率外延片的需求。[0045]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的LED外延片，包括:襯底100 ;形成在襯底100之上的緩沖層200 ;形成在緩沖層之上的第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層300 ;形成在第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層300之上的量子阱結(jié)構(gòu)400 ;形成在量子阱結(jié)構(gòu)400之上的電子阻擋層500，其中，電子阻擋層500的形成過程中以N2氣為載氣；以及形成在電子阻擋層500之上的第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層600。其中，電子阻擋層500包括第一 AlxGahN層501和第二 AlxGahN層502，第一 AlxGahN層501中Al的組分x從第一組分值漸變至第二組分值，第一 AlxGapxN層中501與量子阱結(jié)構(gòu)接觸的部分X為第一組分值，第一 AlxGahN層501與第二 AlxGapxN層502接觸的部分X為第二組分值，且第二組分值大于第一組分值，第二 AlxGahN層中Al的組分X為定值。其中，第一摻雜類型為N型或P型中的一種，所述第二摻雜類型為N型或P型中的另一種，即:當(dāng)?shù)谝粨诫s類型的半導(dǎo)體材料層300為P型摻雜時(shí)，第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層600為N型摻雜；當(dāng)?shù)谝粨诫s類型的半導(dǎo)體材料層300為N型摻雜時(shí)，第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層600為P型摻雜。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為0.12。
[0047]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二 AlxGa1J層Al的組分x為0.1~0.25。
[0048]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，形成量子阱結(jié)構(gòu)是以N2氣為載氣形成的。
[0049]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在形成緩沖層之后，還包括:在緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。
[0050]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中，電子阻擋層的形成溫度為800-900° C，壓力為100_200mbar。
[0051]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二 AlxGa^N層中Al的組分x為第二組分值。
[0052]本發(fā)明的LED外延片的形成方法與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn):現(xiàn)有的EBL技術(shù)通過能帶效應(yīng)限制電子過溢，但是其能帶結(jié)構(gòu)沒有漸變，由于極化效應(yīng)的影響，在量子阱最后一個(gè)勢(shì)壘GaN與AlxGahN的界面會(huì)形成能帶的尖峰阻礙了空穴的隧穿，同時(shí)導(dǎo)帶上勢(shì)壘高度不足以限制電子。而本發(fā)明利用漸變組分加定值組分的雙層AlxGahN結(jié)構(gòu)的EBL可以利用極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜和Al漸變導(dǎo)致的能帶展寬效果綜合考慮，提高電子限制能力和增強(qiáng)空穴注入，使得導(dǎo)帶能帶尖峰更高，價(jià)帶能帶更加平緩，同時(shí)具有較寬的能帶，能夠到達(dá)提高內(nèi)量子效率目的，促使外延片發(fā)光效率的提升，更適合大功率外延片的需求。
[0053]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員剛好地理解本發(fā)明， 申請(qǐng)人:結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例闡述如下:
[0054]本發(fā)明采用三甲基鎵(TMGa)、三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMA1)、三甲基銦(TMIn)、二茂鎂(Cp2Mg)、氨氣(NH3)、硅烷(SiH4)作為沉積材料，并分別以氫氣(H2)、氮?dú)?N2)作為載氣。
[0055](1)采用藍(lán)寶石作為襯底100，通過MOCVD利用NH3先對(duì)藍(lán)寶石襯底在530° C進(jìn)行氮化處理150s，然后通入TMGa在藍(lán)寶石襯底上沉積20nm至40nm (例如30nm)厚度的GaN作為緩沖層200，再經(jīng)過1070° C的高溫處理270s。 [0056](2)在1050° C溫度下以TMGa和NH3為源，以H2作為載氣生長(zhǎng)2 μ m厚度的非摻雜的GaN作為非摻雜的半導(dǎo)體材料層201。
[0057](3)在1050° C溫度下以TMGa和NH3為源，以SiH4S摻雜源，以H2作為載氣，同時(shí)1.2μ m厚度n-GaN作為第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層300。需要說明的是，該n_GaN層中摻雜濃度可以是非恒定的，優(yōu)選地，可以首先生長(zhǎng)摻雜濃度為4E+18原子/cm3、厚度為200nm的η-GaN ;然后生長(zhǎng)摻雜濃度為8E+18原子/cm3、厚度為600nm的η-GaN ;再生長(zhǎng)摻雜濃度為4E+18原子/cm3、厚度為200nm的n_GaN ;最后生長(zhǎng)摻雜濃度為3E+17原子/cm3、厚度 200nm 的 n_GaN。
[0058](4)以TMIn、TEGa、NH3為源，以N2作為載氣生長(zhǎng)5周期至15周期(例如10周期)InGaN/GaN結(jié)構(gòu)量子阱作為量子阱結(jié)構(gòu)400。其中每層InGaN厚度為5nm，每層GaN厚度為12nm。
[0059](5)以TMGa、TMAl、Cp2Mg和NH3為源，以隊(duì)作為載氣，在800° C至900° C (例如860° C)溫度下，IOOmbar至200mbar (例如150mbar)壓力下，生長(zhǎng)AlxGa^xN材料層作為電子阻擋層500。該電子阻擋層500分為第一 AlxGahN層501和第二 AlxGai_xN層兩個(gè)部分:第一部分中的X為漸變，X從0.05增加到0.12，厚度為5nm至20nm (例如15nm)。第二部分中X為恒定，保持為0.12,厚度為20nm至40nm (例如35nm)。最終形成的電子阻擋層的AlxGa1^xN的總厚度為20至60nm (例如50nm)。
[0060](6)以TMGaXp2Mg和NH3為源在960° C時(shí)，生長(zhǎng)P-GaN作為第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層600，厚度為20(T300nm。
[0061]需要說明的是，本發(fā)明流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所理解。
[0062]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0063]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明 的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種LED外延片的形成方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供襯底，并在所述襯底之上形成緩沖層； 在所述緩沖層之上形成第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層； 在所述第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層之上形成量子阱結(jié)構(gòu)； 在所述量子阱結(jié)構(gòu)之上形成電子阻擋層，其中，包括: 在所述量子阱結(jié)構(gòu)上形成第一 AlxGa1J層，在形成第一 AlxGa1J層過程中，Al的組分X從第一組分值漸變至第二組分值，且所述第二組分值大于所述第一組分值， 在所述第一 AlxGahN層上形成第二 AlxGahN層，在形成第二 AlxGapxN層過程中，Al的組分X為定值；以及 在所述電子阻擋層之上形成第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，所述Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為0.12。
3.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，第二AlxGa1J層Al的組分 X 為 0.1-0.25。
4.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，形成所述量子阱結(jié)構(gòu)的過程是以N2氣為載氣。
5.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，在形成所述緩沖層之后，還包括: 在所述緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。
6.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，其中，所述電子阻擋層的形成溫度為800_900。C，壓力為lOOJOOmbar。
7.如權(quán)利要求1所述的LED外延片的形成方法，其特征在于，所述第二AlxGa1J層中Al的組分X為第二組分值。
8.一種LED外延片，其特征在于，包括: 襯底； 形成在所述襯底之上的緩沖層； 形成在所述緩沖層之上的第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層； 形成在所述第一摻雜類型的半導(dǎo)體材料層之上的量子阱結(jié)構(gòu)； 形成在所述量子阱結(jié)構(gòu)之上的電子阻擋層；以及 形成在所述電子阻擋層之上的第二摻雜類型的半導(dǎo)體材料層， 其中，所述電子阻擋層包括第一 AlxGa^xN層和第二 AlxGa1J^層,所述第一 AlxGa^xN層中Al的組分X從第一組分值漸變至第二組分值，所述第一 AlxGahN層中與所述量子阱結(jié)構(gòu)接觸的部分X為第一組分值，所述第一 AlxGahN層中與第二 AlxGahN層接觸的部分x為第二組分值，且所述第二組分值大于所述第一組分值，所述第二 AlxGahN層中Al的組分x為定值。
9.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在于，所述Al的組分X的第一組分值為0.05，第二組分值為0.12。
10.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在于，第二AlxGa1J層Al的組分x為0.1 ~0.25。
11.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在于，形成所述量子阱結(jié)構(gòu)是以N2氣為載氣形成的。
12.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在于，在形成所述緩沖層之后，還包括: 在所述緩沖層之上形成非摻雜的半導(dǎo)體材料層。
13.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在于，其中，所述電子阻擋層的形成溫度為800-900° C，壓力為 100-200mbar。
14.如權(quán)利要求8所述的LED外延片，其特征在 于，所述第二AlxGahN層中Al的組分X為第二組分值。
【文檔編號(hào)】H01L33/04GK103915534SQ201210592504
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】陳飛 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司