[发明专利]一种发光二极管的外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种发光二极管的外延结构。

背景技术

随着LED照明技术的发展，高压发光二极管(LED)芯片已经成为市场上不可缺少的一部分。高压LED芯片通过把芯片的外延层分割成小的晶粒单元，并借助芯片工艺把它们串联起来制得，从而表现出高电压，小电流的特点。由于高压LED芯片的成本太高，许多灯具厂商优先选用把封装好的小功率氮化物发光二极管串联起来代替大功率的LED芯片，这大大的制约了高压发光二极管的应用。

发明内容

为了克服上述问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延结构，可制备得到大功率、大电压的LED芯片。

本发明提供了一种发光二极管的外延结构，所述发光二极管的外延结构包括依次层叠的衬底层、第一n型氮化镓层、第一量子阱层、第一p型氮化镓层、隧穿结层、第二n型氮化镓层、第二量子阱层和第二p型氮化镓层；其中，所述隧穿结层包括依次层叠的p++氮化镓层、调制掺硅的铟镓氮层和n+氮化镓层；所述p++氮化镓层覆盖贴合于所述第一p型氮化镓层，所述n+氮化镓层层叠覆盖贴合于所述第二n型氮化镓层，所述p++氮化镓层的掺杂浓度为1E²⁰～1E²¹cm^-3，所述n+氮化镓层的掺杂浓度为1E²⁰～1E²¹cm^-3。

其中，所述p++氮化镓层的厚度为5～50nm。

其中，所述n+氮化镓层的厚度为5～50nm。

其中，所述调制掺硅的铟镓氮层的厚度为5～20nm，掺杂浓度为1E²¹～1E²³cm^-3。

其中，所述调制掺硅的铟镓氮层的禁带宽度小于所述p++氮化镓层和所述n+氮化镓层的禁带宽度。

其中，所述调制掺硅的铟镓氮层的禁带宽度小于所述第一量子阱层的禁带宽度。

相应的，本发明还提供了一种制备方法，用于制备上述发光二极管的外延结构，包括步骤如下：

提供一衬底层；

采用金属有机化合物气相沉积法，在所述衬底层上依次制备第一n型氮化镓层、第一量子阱层、第一p型氮化镓层；

在所述第一p型氮化镓层表面依次层叠制备p++氮化镓层，调制掺硅的铟镓氮层和n+氮化镓层；

在所述n+氮化镓层的表面依次层叠制备第二n型氮化镓层、第二量子阱层和第二p型氮化镓层。

其中，所述p++氮化镓层采用金属有机化合物气相沉积制备；所述p++氮化镓层的生长条件参数为：镓源为三甲基镓，氮源为氨气，镁源为二茂基镁，载气为氢气和氮气，氢气和氮气气流量的比例>1:1，反应腔的压力为200～700torr，反应温度为800～1050℃，制备得到所述p++氮化镓层的厚度为5～50nm，掺杂浓度为1E²⁰～1E²¹cm^-3。

其中，所述调制掺硅的铟镓氮层的生长方式是分步生长；包括以下步骤：

S31：通入硅烷和氨气在所述p++氮化镓层表面生成Si原子；

S32：关闭硅烷，通入镓源和铟源；

S31和S32步骤重复进行5～10次，制备得到所述调制掺硅的铟镓氮层；

所述调制掺硅的铟镓氮层的生长条件参数为：反应腔压力为300torr，温度为800～950℃，镓源为三甲基镓，铟源为三甲基铟，氮源为氨气，载气为氢气，掺杂剂为硅烷，制备得到所述调制掺硅的铟镓氮层的厚度为5～20nm，掺杂浓度为1E²¹～1E²³cm^-3。

其中，所述n+氮化镓层的生长条件参数为：反应腔压力为500torr，温度900～1100℃，镓源为三甲基镓，氮源为氨气，载气为氢气，掺杂剂为硅烷，制备得到所述n+氮化镓层的厚度为5～50nm，掺杂浓度为1E²⁰～1E²¹cm^-3。