一種具有高抗靜電能力的LED外延片的制作方法

本發明涉及半導體器件領域，特別涉及一種LED外延片。
背景技術：
：近年來,GaN基發光二極管已經成功實現商業化并在交通信號燈、全色彩顯示、液晶顯示屏背光、白光照明LED等很多領域內得到廣泛應用。隨著應用領域的不斷擴大，對器件的可靠性要求不斷提高，而由于LED產品生產過程會多次受到靜電作用,GaN基LED經常受到靜電放電而造成的損害，會導致器件性能降低，使用壽命減少甚至完全破壞。因此，提高發光二極管的抗靜電放電放電性能，對器件的可靠性有著重要影響。現有技術有通過n層GaN中插入超晶格結構以減少位錯密度，提高晶體質量來提高抗擊ESD能力的方法，但是通常也會使正向電壓也隨之升高。技術實現要素：本發明的目的是提供一種具有高抗靜電能力的LED外延片，以提高LED器件的抗靜電能力。為了實現上述目的，本發明采用以下技術手段：一種具有高抗靜電能力的LED外延片，包括襯底，以及在襯底上依次層疊生長的緩沖層，u型GaN層、n型GaN層，量子阱層以及p型GaN層，n型GaN層包括摻雜濃度先增加然后降低最后再增加的n型濃度變化層，p型GaN層包括摻雜濃度先增加然后降低最后再增加的p型濃度變化層。優選的，n型濃度變化層摻雜濃度增加分成N1次實行，N1大于1。優選的，n型濃度變化層摻雜濃度降低分成N2次實行，N2大于1。優選的，n型濃度變化層中Si摻雜濃度最高為1×1018cm-3～5×1018cm-3,Si摻雜濃度最低為1×1017cm-3～5×1017cm-3。優選的，n型GaN層還包括摻雜濃度不變的低摻GaN層以及低摻AlGaN層，在n型濃度變化層之前依次形成。優選的，n型GaN層與量子阱層之間插入InxGa1-xN/GaN超晶格層，x＝0.01～0.05。優選的，p型濃度變化層摻雜濃度增加分成M1次實行，M1大于1。優選的，p型濃度變化層摻雜濃度降低分成M2次實行，M2大于1。優選的，p型濃度變化層中Mg摻雜濃度最高為5×1019cm-3～1×1020cm-3,Mg摻雜濃度最低為1×1019cm-3～5×1019cm-3。優選的，p型GaN層還包括低溫GaN層以及AlzGa1-zN電子阻擋層，z＝0.2～0.3,在p型濃度變化層之前依次形成。相對于現有技術，本發明具有以下優點：n型GaN層包括摻雜濃度先增加然后降低最后再增加的n型濃度變化層。開始摻雜濃度低，能與底層材料實現更好得晶格匹配；摻雜濃度增加后的降低，使得電阻變大，提高載流子橫向擴展能力，進而增強抗靜電能力，同時正常工作時電子橫向擴展也使得電流分部更加均勻，有利于發光面積的增加，即有利于提高發光效率；摻雜濃度降低后又增加，一方面提供充足的電子進入量子阱進行電子空穴復合發光，另一方面隨摻雜濃度的變化電阻增加后減少，形成了類似電容的結構，增大LED內部電容，進一步增強抗靜電能力。p型GaN層包括摻雜濃度先增加然后降低的p型濃度變化層。與n型GaN層類似，開始摻雜濃度低，能與底層材料實現更好得晶格匹配；之后摻雜濃度增加，提供充足的空穴進入量子阱進行電子空穴復合發光，同時從p型GaN層向量子阱層方向看，電阻增大，提高載流子橫向擴展能力，增強抗靜電能力，同時正常工作時空穴從p型GaN層流向量子阱層，空穴橫向擴展也有利于提高發光效率；摻雜濃度降低后又增加；與n型GaN層類似，形成了類似電容的結構，增大LED內部電容，進一步增強抗靜電能力。附圖說明圖1為本發明的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖以及實施例對本發明進行介紹，實施例僅限于對本發明進行解釋，不對本發明進行任何限制。實施例1見圖1所示，一種具有高抗靜電能力的LED外延片，包括藍寶石襯底100，以及在藍寶石襯底100上依次層疊生長的GaN緩沖層200，u型GaN層300、n型GaN層400，量子阱層500以及p型GaN層600。n型GaN層400包括摻雜濃度先增加然后降低最后再增加的n型濃度變化層410，n型濃度變化層410開始濃度1×1017cm-3，之后增加到5×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3，最后再增加到5×1018cm-3。在n型濃度變化層410之前依次形成摻雜濃度不變的低摻GaN層430以及低摻AlGaN層420，低摻摻雜濃度1×1017cm-3，低摻GaN層430與底層更好地晶格匹配，低摻AlGaN層420勢壘高度大，增強電子橫向遷移率，提高抗靜電能力。n型GaN層與量子阱層之間插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格層700，釋放底層生長過程中產生的應力。p型GaN層600包括摻雜濃度先增加然后降低最后再增加的p型濃度變化層610，p型濃度變化層610開始濃度1×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3，然后降低到1×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3。在p型濃度變化層610之前依次形成低溫GaN層630以及Al0.2Ga0.8N電子阻擋層620，低溫GaN層630防止Mg進入量子阱，對量子阱造成破壞，Al0.2Ga0.8N電子阻擋層阻擋電子進入p型GaN內與空穴復合，增加量子阱內空穴濃度，同時使電子更多的留在量子阱內，增加電子空穴對在量子阱內的復合效率。實施例2n型濃度變化層410開始濃度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，其他結構與實施例1相同。n型濃度變化層摻雜濃度增加或減少分成多次實行，能更好地實現晶格匹配的過渡，同時更好的提高載流子橫向擴展能力。實施例3p型濃度變化層610開始濃度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他結構與實施例1相同。p型濃度變化層摻雜濃度增加或減少分成多次實行，能更好地實現晶格匹配的過渡，同時更好的提高載流子橫向擴展能力。實施例4n型濃度變化層410開始濃度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，p型濃度變化層610開始濃度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他結構與實施例1相同。實施例5實施例5作為對比例，一種LED外延片，包括藍寶石襯底100，以及在藍寶石襯底100上依次層疊生長的GaN緩沖層200，u型GaN層300、n型GaN層400，量子阱層500以及p型GaN層600。n型GaN層400包括摻雜濃度不變的低摻GaN層430以及低摻AlGaN層420，低摻摻雜濃度1×1017cm-3，以及高摻GaN層(相對于本發明n型濃度變化層410)，高摻摻雜濃度1×1018cm-3，n型GaN層與量子阱層之間插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格層700。p型GaN層600包括低溫GaN層630以及Al0.2Ga0.8N電子阻擋層620以及高溫GaN層(相對于本發明p型濃度變化層610)，其中，低溫GaN層630以及Al0.2Ga0.8N電子阻擋層620摻雜濃度低，為1×1019cm-3，高溫GaN層摻雜濃度高，為5×1019cm-3。將各實施例外延片經過相同芯片加工工藝后，在--2000V下平均ESD良率如下表所示，由此可知，本發明實施例ESD良率顯著提高。實施例各實施例-2000V下ESD良率實施190.5％實施292.7％實施393.3％實施494.8％實施5(對比例)82.3％當前第1頁1 2 3