一種具有阱區摻雜的發光二極管的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種具有阱區摻雜的發光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n?GaN層、有源區、電子阻擋層、p?GaN層和歐姆接觸層；有源區由前量子壘、V型量子阱、后量子壘和量子阱依次周期堆疊組成，V型量子阱內摻雜，前量子壘、后量子壘、量子阱均無摻雜。本發明可以減少整個有源區的阻值，降低工作電壓，提高發光效率。
【專利說明】
一種具有阱區摻雜的發光二極管
技術領域
[0001]本發明涉及發光二極管技術領域，尤其是指一種具有阱區摻雜的發光二極管。
【背景技術】
[0002]發光二極管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等優點，作為主要的光源得到較快發展，近年來發光二極管的利用領域迅速擴展，隨著LED行業競爭越來越激烈，提高發光二極管的亮度及降低成本成為其重要方向。
[0003]現有技術中，采用多重量子講(multiple quantum well，MQW)結構作為有源層的發光二極管，能獲得較高的內量子效率。然而，多重量子阱有源層發光二極管的內量子效率有待進一步提高，如何獲得更高的內量子效率也一直是發光二極管技術發展的一個熱點方向。研究發現，提高發光二極管的有源區量子皇的電子阻擋效果也能有效地增加內量子效率。
[0004]為了提高量子皇的電子阻擋效果，提高發光二極管的內量子效率，本案由此產生。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種具有阱區摻雜的發光二極管，以減少整個有源區的阻值，降低工作電壓，提高發光效率。
[0006]為達成上述目的，本發明的解決方案為:
一種具有阱區摻雜的發光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n-GaN層、有源區、電子阻擋層、p-GaN層和歐姆接觸層;有源區由前量子皇、V型量子阱、后量子皇和量子講依次周期堆疊組成，V型量子講內摻雜，前量子皇、后量子皇和量子講均無摻雜。
[0007]進一步，V型量子阱為η型摻雜，摻雜濃度蘭1E+18。
[0008]進一步，V型量子阱為Si摻雜。
[0009]進一步，前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。
[0010]進一步，V型量子講的厚度小于Inm0
[0011]進一步，V型量子阱的勢皇高度呈現V字形狀。
[0012]進一步，V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢包括勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高。
[0013]進一步，V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱。
[0014]—種具有阱區摻雜的發光二極管外延生長方法，包括以下步驟:
一，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導電層；
二，把生長溫度降至800°C，在第一型導電層上生長前量子皇；
三，在前量子皇上接著外延V型量子阱，生長溫度邊生長邊由800°C逐漸降至740°C至760°C，且摻雜量由O逐漸升高至1E+18;生長溫度再由740°C至760°C升至800°C，邊生長邊升溫，雜質摻雜量由1E+18逐漸降低至O; 四，在V型量子阱上繼續外延后量子皇；
五，在后量子皇上外延量子講；
六，重復步驟二至步驟五多個周期，外延生長構成有源區；
七，在有源區上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導電層和歐姆接觸層。
[0015]進一步，V型量子阱為Si摻雜。
[0016]進一步，前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。
[0017]進一步，V型量子講的厚度小于Inm0
[0018]進一步，V型量子阱的勢皇高度呈現V字形狀。
[0019]進一步，V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢為勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高中的一種。
[0020]進一步，V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱的。
[0021 ] 采用上述方案后，本發明通過在量子皇的中間插入一層V型量子阱，即在前量子皇和后量子皇之間插入一層V型量子講，在V型量子講內摻雜，而量子皇不摻雜。米用量子皇中間插入V型量子阱，可提高量子皇的電子阻擋效果，減少有源區的電子泄漏，有效地增加有源區的復合效率。采用V型量子阱摻雜可有效減少整個有源區的阻值，降低工作電壓，提高發光效率。且通過采用V型量子阱前后夾雜這兩個無摻雜的量子皇，可避免外延時高溫變化生長所帶來的V型量子阱內的Si摻雜源擴散至量子阱形成非輻射復合中心，降低有源區的發光效率。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的結構示意圖。
[0023]標號說明
有源區10前量子皇I
V型量子講2后量子皇3
量子講4。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖及具體實施例對本發明做詳細描述。
[0025]參閱圖1所示，本發明揭示的一種具有阱區摻雜的發光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n-GaN層、有源區、電子阻擋層、p_GaN層和歐姆接觸層。
[0026]有源區10由前量子皇1、V型量子阱2、后量子皇3和量子阱4依次周期堆疊組成，V型量子阱2內摻雜。V型量子阱2為η型摻雜，摻雜濃度3 1E+18，采用高濃度摻雜可降低整個有源區10的阻值，在后續制作成芯片可有效降低發光二極管的工作電壓。V型量子阱2優選為Si慘雜ο
[0027]前量子皇I和后量子皇3不摻雜。量子皇無雜質摻入的非摻材料層。一方面，米用量子皇無雜質摻入可避免生長量子皇時，雜質擴散至量子阱內形成非復合中心。另一方面，量子皇無雜質摻入可減小生長量子皇層的內應力，提高量子皇的晶體質量及其與量子阱的材料界面，使得內量子效率更好。
[0028]采用量子皇中間插入V型量子阱2，可有效提高量子皇的電子阻擋效果，增加有源區的復合效率。采用量子皇不慘，可有效減少外延的高溫生長所帶來的摻雜源擴散至量子阱內形成非復合中心。采用V型量子阱摻雜可有效減少整個有源區的阻值，降低工作電壓，提高發光效率。
[0029]前量子皇I與后量子皇3厚度相同^型量子講2位于前量子皇I與后量子皇3的中間位置，構成皇/V型阱/皇的結構，采用V型量子阱2設置于皇層中間區域，最大程度保障極少有雜質能通過熱運動擴散至量子阱內形成非復合中心。
[0030]V型量子阱2的厚度小于lnm，V型量子阱2的厚度越薄，使得其與量子皇離應力的臨界厚度越遠，而且V型量子阱2與量子皇、量子阱能有效形成張壓應力調應匹配，有利于整個有源區10的晶體質量的改善，但V型量子阱2的厚度如果偏薄太多，其通過與量子皇形成勢皇高度差而對電子起到限制作用會減弱。
[0031]V型量子阱2的勢皇高度呈現V字形狀，采用V字形的勢皇形狀有利于外延工藝生長的實現及有效減少生長時間。V型量子阱2的V字勢皇底部的高度包括勢皇高度不變、勢皇高度漸變變低、勢皇高度漸變變高。
[0032]本發明還公開一種具有阱區摻雜的發光二極管外延生長方法，包括以下步驟:
一，提供襯底，在襯底上由下至上依次外延緩沖層、非故意摻雜層和第一型導電層；
二，把生長溫度降至800°C，在第一型導電層上生長前量子皇I;
三，在前量子皇I上接著外延V型量子阱2，生長溫度邊生長邊由800°C逐漸降至740°C至760°C，且摻雜量由O逐漸升高至1E+18;生長溫度再由740°C至760°C升至800°C，邊生長邊升溫，雜質摻雜量由1E+18逐漸降低至O;
四，在V型量子阱2上繼續外延后量子皇3;
五，在后量子皇3上外延量子講4 ；
六，重復步驟二至步驟五多個周期，外延生長構成有源區10;
七，在有源區10上接著由下至上依次外延電子阻擋層、第二型導電層和歐姆接觸層。
[0033]以上所述僅為本發明的優選實施例，并非對本案設計的限制，凡依本案的設計關鍵所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。
【主權項】
1.一種具有阱區摻雜的發光二極管，在襯底之上依次形成緩沖層、非故意摻雜GaN層、n-GaN層、有源區、電子阻擋層、p-GaN層和歐姆接觸層;其特征在于:有源區由前量子皇、V型量子講、后量子皇和量子講依次周期堆疊組成，V型量子講內摻雜，前量子皇、后量子皇、量子阱均無摻雜。2.如權利要求1所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱為η型摻雜，摻雜濃度蘭1Ε+18。3.如權利要求1所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱為Si摻雜。4.如權利要求1所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:前量子皇與后量子皇厚度相同，V型量子講位于前量子皇與后量子皇的中間位置。5.如權利要求1所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱的厚度小于Inm06.如權利要求1所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱的勢皇高度呈現V字形狀。7.如權利要求6所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱的最低勢皇高度變化趨勢為勢皇高度不變、勢皇高度漸變且變低、勢皇高度漸變且變高中的一種。8.如權利要求6所述的一種具有阱區摻雜的發光二極管，其特征在于:V型量子阱的禁帶寬度大于量子阱。
【文檔編號】H01L33/32GK105895768SQ201610426634
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月16日
【發明人】林志偉, 陳凱軒, 張永, 卓祥景, 姜偉, 汪洋, 童吉楚, 方天足
【申請人】廈門乾照光電股份有限公司