一種降低led二極管電壓的外延方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED發(fā)光領(lǐng)域，涉及一種降低LED 二極管電壓的外延方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡(jiǎn)稱LED)是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，利用半導(dǎo)體P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成。LED具有能耗低，體積小、壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好，響應(yīng)快，發(fā)光波長(zhǎng)穩(wěn)定等好的光電性能，目前已經(jīng)在照明、家電、顯示屏、指示燈等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。
[0003]LED芯片電壓是衡量LED品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，相同大小的LED芯片在相同電流條件下LED芯片電壓較高時(shí)說(shuō)明芯片的等效電阻值較高，電能在轉(zhuǎn)化為光能的過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生更多的熱能，對(duì)于LED芯片尤其在大電流長(zhǎng)時(shí)間的驅(qū)動(dòng)下大量熱量的產(chǎn)生對(duì)LED芯片的老化品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此有效降低LED芯片電壓對(duì)提升LED品質(zhì)有重要的影響。而在芯片制程條件一定的情況下通過(guò)外延工藝調(diào)整降低芯片電壓就是唯一的方法。
[0004]傳統(tǒng)外延改善電壓的方法多對(duì)外延材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如η型摻雜、P型摻雜及內(nèi)部電流擴(kuò)展等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些方法所涉及的參數(shù)較多，調(diào)整也較為復(fù)雜和耗時(shí)較久，且容易造成LED芯片其他性能受到影響。
[0005]因此，提供一種降低LED 二極管電壓的外延方法以減少LED芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，提高LED發(fā)光品質(zhì)及壽命實(shí)屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種降低LED 二極管電壓的外延方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中LED 二極管電壓較高的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種降低LED 二極管電壓的外延方法，至少包括以下步驟:
[0008]S1:提供一襯底，在所述襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、非摻雜GaN層及N型GaN層；
[0009]S2:在所述N型GaN層上生長(zhǎng)淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)，其中，所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)為InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)，周期為3?30 ;每一 InGaN層中，In組分范圍是I?10%，且自下而上位于不同周期的多個(gè)InGaN層中，In組分不同；
[0010]S3:在所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)多量子阱發(fā)光層；
[0011]S4:在所述多量子阱發(fā)光層表面依次生長(zhǎng)P型電子阻擋層、P型GaN層及P型接觸層O
[0012]可選地，于所述步驟S4中，首先在所述多量子阱發(fā)光層表面依次生長(zhǎng)非摻雜AlGaN層及低溫P型層，再在所述低溫P型層表面依次生長(zhǎng)所述P型電子阻擋層、P型GaN層及P型接觸層；所述低溫P型層的生長(zhǎng)溫度范圍是700?800°C。
[0013]可選地，于所述步驟SI中，所述緩沖層的生長(zhǎng)溫度范圍是450?650°C，生長(zhǎng)厚度范圍是15?50nm ;所述非摻雜GaN層及所述N型GaN層的生長(zhǎng)溫度范圍是1000?1200°C，所述非摻雜GaN層及所述N型GaN層的總厚度范圍是1.5?4.5 ym ;所述N型GaN層中，Si摻雜濃度范圍是5E18?3E19cnT3。
[0014]可選地，所述InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)溫度范圍是700?900°C;所述InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)中，每一 InGaN層的厚度范圍是1.0?4.0nm,每一 GaN層的厚度范圍是1.0 ?9.0nm0
[0015]可選地，所述InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)中，六角晶體缺陷在表面的直徑小于150nm。
[0016]可選地，所述InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)中，六角晶體缺陷的密度范圍是5.0E8?1.0ElOcm 2O
[0017]可選地，所述多量子阱發(fā)光層為InGaN/GaN復(fù)合結(jié)構(gòu)，包含5?18對(duì)勢(shì)皇勢(shì)阱周期；所述InGaN/GaN復(fù)合結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)溫度范圍是700?900°C;所述InGaN/GaN復(fù)合結(jié)構(gòu)中，每一 InGaN層的In組分范圍是15?20%，每一 InGaN層的厚度范圍是2.0?4.0nm,每一GaN層的厚度范圍是3?15nm?
[0018]可選地，所述P型電子阻擋層為P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)；所述P型電子阻擋層的厚度范圍是30?SOnm ;所述P型電子阻擋層中，Mg摻雜濃度范圍是5E18?3.5E19cnT3。
[0019]可選地，所述P型GaN層的厚度為30?150nm ;所述P型GaN層中，Mg摻雜濃度范圍是 5E18 ?lE20cnT3o
[0020]可選地，所述襯底為藍(lán)寶石、GaN、Si或SiC襯底。
[0021]如上所述，本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法，具有以下有益效果:本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化緩沖層、非摻雜GaN層、N型GaN層及淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)的外延生長(zhǎng)條件，使得淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的六角晶體缺陷(V-pits)尺寸更小(直徑小于150nm)、密度更高(5.0E8?1.0ElOcnT2)。這些尺寸較小密度較高的六角晶體缺陷可以產(chǎn)生“微漏電”效應(yīng)，在相同的工作電流下，可以降低LED 二極管的工作電壓，從而降低LED 二極管的發(fā)熱，提升LED芯片的光效。同時(shí)，這些位于淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)中的尺寸較小密度較高的六角晶體缺陷不會(huì)對(duì)后續(xù)生長(zhǎng)的P型GaN層產(chǎn)生不良影響，在降低LED芯片電壓的同時(shí)，不會(huì)造成LED芯片其他性能受到影響。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示為本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法的工藝流程圖。
[0023]圖2顯示為本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法中在襯底上生長(zhǎng)緩沖層、非摻雜GaN層及N型GaN層的示意圖。
[0024]圖3顯示為本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法中在所述N型GaN層上生長(zhǎng)淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0025]圖4顯示為本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法中在所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)多量子阱發(fā)光層的示意圖。
[0026]圖5顯示為本發(fā)明的降低LED 二極管電壓的外延方法中在所述多量子阱發(fā)光層表面依次生長(zhǎng)P型電子阻擋層、P型GaN層及P型接觸層的示意圖。
[0027]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028]SI ?S4步驟
[0029]I襯底
[0030]2緩沖層
[0031]3非摻雜GaN層
[0032]4N 型 GaN 層
[0033]5淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)
[0034]6多量子講發(fā)光層
[0035]7非摻雜AlGaN層
[0036]8低溫P型層
[0037]9P型電子阻擋層
[0038]10P 型 GaN 層
[0039]11P型接觸層
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0041]請(qǐng)參閱圖1至圖5。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0042]本發(fā)明提供一種降低LED 二極管電壓的外延方法，請(qǐng)參閱圖1，顯示為該方法的工藝流程圖，至少包括以下步驟:
[0043]S1:提供一襯底，在所述襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、非摻雜GaN層及N型GaN層；
[0044]S2:在所述N型GaN層上生長(zhǎng)淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)，其中，所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)為InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)，周期為3?30 ;每一 InGaN層中，In組分范圍是I?10%，且自下而上位于不同周期的多個(gè)InGaN層中，In組分不同；
[0045]S3:在所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)多量子阱發(fā)光層；
[0046]S4:在所述多量子阱發(fā)光層表面依次生長(zhǎng)P型電子阻擋層、P型GaN層及P型接觸層O
[0047]首先請(qǐng)參閱圖2，執(zhí)行步驟S1:提供一襯底1，在所述襯底I上依次生長(zhǎng)緩沖層2、非摻雜GaN層3及N型GaN層4。
[0048]具體的，所述襯底I包括但不限于藍(lán)寶石、GaN、S1、SiC襯底等適合GaN及其半導(dǎo)體外延材料生長(zhǎng)的材料。所述緩沖層2亦作為成核層，其生長(zhǎng)溫度范圍是450?650°C，生長(zhǎng)厚度范圍是15?50nm。所述非摻雜GaN層3及所述N型GaN層4的生長(zhǎng)溫度范圍是1000?1200°C，所述非摻雜GaN層3及所述N型GaN層4的總厚度范圍是1.5?4.5 μ m ;其中，所述N型GaN層4的厚度范圍是I?3ym。所述N型GaN層4中，Si摻雜濃度范圍是 5E18 ?3E19cnT3。
[0049]然后請(qǐng)參閱圖3，執(zhí)行步驟S2:在所述N型GaN層4上生長(zhǎng)淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)5，其中，所述淺量子阱周期性結(jié)構(gòu)5為InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)，周期為3?30 ;每一 InGaN層中，In組分范圍是I?10%，且自下而上位于不同周期的多個(gè)InGaN層中，In組分不同。
[0050]本實(shí)施例中，所述InGaN/GaN周期性結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)溫度范圍是700?900°C ;所述InGaN