一種具有電流擴展層的外延結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于半導體技術領域，具體涉及一種具有電流擴展層的外延結構，至少包括：N型層、發光層、低溫P型GaN層、電流擴展層和P型接觸層，其特征在于：所述電流擴展層包括復數個子組合層，所述每一子組合層均包括未摻雜層、n型摻雜層和p型摻雜層，本實用新型提供的外延結構在工作時獲得更均勻的電流分布，防止局部電流密度過大，從而提高了器件的抗靜電能力，防止材料的局部過早劣化，提高使用壽命。
【專利說明】
一種具有電流擴展層的外延結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于技術半導體技術領域，尤其涉及一種具有電流擴展層的外延結構。
【背景技術】
[0002]發光二極管(英文縮寫為LED)是一種半導體固體發光器件，其利用半導體PN結作為發光結構，近年來，以GaN為代表的第三代寬禁帶半導體材料受到了人們的廣泛關注和大力研究，在大功率電子器件領域取得了顯著的優勢，并在近幾年來取得了突破性的進展。
[0003]如附圖1所示，傳統的GaN基發光二極管結構，至少包括:N型層10、發光層20、P型電子阻擋層30、低溫P型GaN層40、高溫P型GaN層50和P型接觸層60，以及分別位于P型接觸層60上的P電極70。由于P電極70與外延層的接觸面積較小，當器件工作時，電流容易集中在電極附近而不利于電流的橫向擴展，造成電流擁堵現象，因此，隨著電壓的升高，P電極70附近區域容易引起發光器件局部過熱而擊穿，降低器件的工作壽命，限制器件的額定功率。同時，電流擁堵現象也會降低了 LED器件的發光效率。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本實用新型提供一種具有電流擴展層的外延結構，用于解決現有技術電流橫向擴展能力差造成的電流擁堵現象，改善LED器件的使用壽命，提高其發光效率。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種具有電流擴展層的外延結構，至少包括:N型層、發光層、低溫P型GaN層、電流擴展層和P型接觸層，其特征在于:所述電流擴展層包括復數個子組合層，所述每一子組合層均包括未摻雜層、η型摻雜層和P型摻雜層。
[0006]優選的，所述復數個子組合層中η型摻雜層的雜質濃度與厚度線性變化趨勢不同。
[0007]優選的，所述復數個子組合層中η型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度從上到下遞增變化。
[0008]優選的，所述復數個子組合層中P型摻雜層的雜質濃度和厚度的線性變化趨勢相同。
[0009]優選的，所述復數個子組合層中P型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度從上到下遞減變化。優選的，所述子組合層的組數為2?5。優選的，所述η型摻雜層的厚度為2?20nmo
[00?0]優選的，所述未摻雜層的厚度為2?30nm。
[00?1 ]優選的，所述ρ型摻雜層的厚度為2?50nm。
[0012]本實用新型至少具有以下有益效果:
[0013]I)電流擴展層中的P型摻雜氮化物層厚度與雜質變化，與現有技術中均一化生長相比，更有利于獲得高濃度空穴，增強電流擴展能力與發光均勻性。
[0014]2)未摻雜層起到靜電阻擋作用，防止靜電透過外延缺陷直接擊穿LED器件。
[0015]3)于未摻雜層與p型摻雜層之間插入一 η型摻雜層，并設置其厚度與雜質濃度線性變化趨勢不同，可以由上到下起到電流往橫向擴展作用。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。
[0017]圖1為傳統的GaN基發光二極管結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型之外延結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型之電流擴展層結構示意圖；
[0020]附圖標注:10:N型層;20:發光層;30: P型電子阻擋層;40:低溫P型GaN層;50:高溫P型GaN層;60: P型接觸層;70: P電極;80:電流擴展層;81:第一電流擴展層;811:第一未摻雜層；812:第一η型摻雜層；813:第一P型摻雜層;82:第二電流擴展層；821:第二未摻雜層；822:第二 η型摻雜層;813:第二 ρ型摻雜層;83:第三電流擴展層;831:第三未摻雜層;832:第三η型摻雜層;833:第三ρ型摻雜層。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0022]參看附圖2，本實用新型提供的一種具有電流擴展層的外延結構，至少包括:N型層10、發光層20、位于發光層20之上的低溫P型GaN層40、電流擴展層80和P型接觸層60，其中，N型層10摻雜的N型雜質為硅，用于提供電子，低溫P型GaN層40和P型接觸層60摻雜的P型雜質為鎂，用于提供空穴;發光層20為由InGaN阱層和GaN皇層組成的周期性結構，其周期數為4?12。低溫P型GaN層40為空穴注入層，位于發光層20之上，減小電子-空穴的有效復合時空穴的迀移距離，增加復合機率。當然，由于電子的迀移率(Mobility)比空穴高10倍(電子迀移率>1500 cmVvs，空穴〈200 cm2/VS)，因此為降低電子的迀移速率，發光層20與低溫P型GaN層20之間還設有一 P型電子阻擋層30，其為P型AlGaN材料，調節其中Al組份來阻擋N型層10中電子過多的迀移至低溫P型GaN層40;P型接觸層60材料為GaN，其厚度為10?100A。
[0023]繼續參看附圖2，具體地，電流擴展層80包括復數個子組合結構層，每一子組合結構層均包括未摻雜層、η型摻雜層和ρ型摻雜層，復數個子組合層中η型摻雜層的雜質濃度與厚度線性變化趨勢不同，而P型摻雜層的雜質濃度和厚度的線性變化趨勢相同。具體為，η型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度從上到下遞增變化;P型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度變化趨勢也為從上到下依次遞減。為實現較好的電流擴展效果，其中子組合結構層的組數為2?5，本實施例優選為三組子組合層，且從上至下依次定義為第一電流擴展層81、第二電流擴展層82和第三電流擴展層83;其中，電流擴展層80為氮化鎵半導體結構，例如，未摻雜層為U-GaN層，η型摻雜層為n-GaN層，ρ型摻雜層為p-GaN層;η型摻雜層的厚度為2?20nm，雜質濃度為I X 117-1 X 1019/cm2 ;p型摻雜層的厚度為2?50nm，雜質濃度為I X116?I X 11Vcm20
[0024]本實施例中，參看附圖3，在生長電流擴展層80時，先于低溫P型GaN層40上生長第一U-GaN層811、第一 η型摻雜層812及第一ρ型摻雜層813，組成第一電流擴展層81 ；于第一電流擴展層81上生長繼續生長第二 U-GaN層821、第二 η型摻雜層822及第二 ρ型摻雜層823組成第二電流擴展層82;繼續于第二電流擴展層82上生長第三U-GaN層831、第三η型摻雜層832及第三P型摻雜層833組成第三電流擴展層83;具體地，第一 η型摻雜層812、第二 η型摻雜層822和第三η型摻雜層832的厚度依次減小，而第一 η型摻雜層812、第二 η型摻雜層822和第三η型摻雜層832的摻雜濃度依次增大；由于ρ型雜質為Mg，其作為受主的激活能高，Mg-H鍵不易斷裂，而造成空穴濃度低，本實用新型透過η型摻雜層厚度與雜質濃度相反的線性變化趨勢，可以由上到下起到較好的電流往橫向擴展作用，提升靜電承受能力;此外，第一 P型摻雜層813、第二 ρ型摻雜層823的和第三ρ型摻雜層833的厚度依次增大；第一 ρ型摻雜層813、第二P型摻雜層823和第三ρ型層833的摻雜濃度也依次增大，本實施例設置ρ型摻雜層厚度與雜質濃度依次增大的變化趨勢，由上到下起到再增強電流往橫向擴展作用，同時隨著電子的迀移與空穴濃度的增加，使得單位面積內空穴的迀移量及迀移速率增大，發光層20內電子-空穴有效復合輻射區域增大，提高LED器件的內量子效率。每一子組合層中，未摻雜層的厚度相同或者不同，其厚度范圍為2?30nm，由于此層為未摻雜層，電阻相對較高而起到靜電阻擋作用，防止靜電透過外延缺陷直接擊穿LED器件。
[0025]本實用新型提供的外延結構在工作時獲得更均勻的電流分布，防止局部電流密度過大，從而提高了器件的抗靜電能力，防止材料的局部過早劣化，提高使用壽命。
[0026]很明顯地，本實用新型的說明不應理解為僅僅限制在上述實施例，而是包括利用本實用新型構思的所有可能的實施方式。
【主權項】
1.一種具有電流擴展層的外延結構，至少包括:N型層、發光層、低溫P型GaN層、電流擴展層和P型接觸層，其特征在于:所述電流擴展層包括復數個子組合層，所述每一子組合層均包括未摻雜層、η型摻雜層和P型摻雜層。2.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述復數個子組合層中η型摻雜層的雜質濃度與厚度線性變化趨勢不同。3.根據權利要求2所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述復數個子組合層中η型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度從上到下遞增變化。4.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述復數個子組合層中P型摻雜層的雜質濃度和厚度的線性變化趨勢相同。5.根據權利要求4所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述復數個子組合層中P型摻雜層的雜質濃度從上到下遞減變化，厚度從上到下遞減變化。6.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述子組合層的組數為2?5。7.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述η型摻雜層的厚度為2?20nmo8.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述未摻雜層的厚度為2?30nmo9.根據權利要求1所述的一種具有電流擴展層的外延結構，其特征在于:所述p型摻雜層的厚度為2?50nmo
【文檔編號】H01L33/02GK205488188SQ201620288048
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】黃文賓, 黃靜, 林兓兓, 張家宏
【申請人】安徽三安光電有限公司