[发明专利]渐变量子阱的LED外延片、生长方法及LED结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种渐变量子阱的LED外延片、生长方法及LED结构。

背景技术

公布号为CN103474539A的专利文献公布了一种含有超晶格层的LED结构外延生长方法及其结构，其结构包括：衬底、氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、发光层MQW、p型铝镓氮层和p型氮化镓层。其生长方法包括：处理衬底，生长低温缓冲GaN层，生长不掺杂GaN层，生长掺Si的GaN层，生长发光层MQW，生长P型AlGaN层，生长P型GaN层的步骤，在生长发光层MQW步骤与生长P型AlGaN层步骤之间，包括生长InN/GaN超晶格层的步骤，在温度为740～770℃，100mbar压力的反应室内，采用氢气和/或氮气作为载气，生长InN/GaN超晶格层，每层InN厚度为1～2nm，每层GaN厚度为1～nm，所述InN/GaN超晶格层的周期数为10～15层，总厚度为20-30nm。该外延生长方法利用InN的晶格系数从GaN顺利过渡到AlGaN，减小应力，增加量子阱的空穴浓度，但缺点是手段较为复杂。

另外，现有技术生长LED发光层大抵都是采用恒温的方式生长InGaN材料和GaN材料，温度恒定有利于保持材料成分的一致性，所以LED外延的N层、P层大抵都是采取恒温的方式生长比较优良；但是InGaN材料和GaN材料由于存在很大的晶格失配的情况，采取恒温生长，虽然各自的材料性质一致，但是两者之间存在着很大的应力，这种应力是由InGaN材料和GaN材料晶格失配造成的，目前为了解决这一问题，目前比较常见的方法是插入一层恒温生长的InGaN材料或者在GaN制作成AlInGaN材料，使得发光层的应力最小化，以上的方法都增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种渐变量子阱的LED外延片，其能够增加空穴和电子复合效率，提高发光效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种渐变量子阱的LED外延片，其结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，n型GaN层，发光层MQW，P型AlGaN层，P型GaN层，其特征在于，

所述的发光层MQW包括：In_xGa_(1-x)N层，在In_xGa_(1-x)N层上通过均匀升温控制In组分生长的In_yGa_(1-y)N层，以及在In_yGa_(1-y)N层上生长的GaN层，其中，x＝0.20～0.21，y＝0.05～0.21。

优选地，其中，所述生长In_xGa_(1-x)N层的厚度为2nm～2.5nm，In_xGa_(1-x)N的In掺杂浓度为2E+20～3E+20atom/cm³；

所述生长In_yGa_(1-y)N层的厚度为0.8nm～1.2nm；

所述生长GaN层的厚度为10～12nm。

优选地，其中，所述的n型GaN层掺杂Si，Si掺杂浓度4E+18～8E+18atom/cm³，厚度为2.0～2.5μm；

所述的p型AlGaN层，Al掺杂浓度为1E+20～2E+20atom/cm³，Mg掺杂浓度为5E+19～8E+19atom/cm³；

所述的p型GaN层，Mg掺杂浓度1E+19～3E+19atom/cm³。

一种渐变量子阱的LED外延片的生长方法，依次包括处理衬底，生长低温GaN缓冲层，生长非掺杂GaN层，生长n型GaN层，生长发光层MQW，生长p型AlGaN层，生长p型GaN层的步骤，其特征在于，所述的生长发光层MQW的步骤包括：

生长In_xGa_(1-x)N层，然后在均匀升温的过程中同时生长In_yGa_(1-y)N层，再升温生长GaN层，其中，x＝0.20～0.21，y＝0.05～0.21，所述的In_yGa_(1-y)N的In的掺杂浓度为均匀变化，一端匹配In_xGa_(1-x)N层，另一端匹配GaN层。

优选地，其中，所述的生长发光层MQW的周期为13～15个。