[发明专利]一种降低LED二极管电压的外延方法

说明书

技术领域

本发明属于LED发光领域，涉及一种降低LED二极管电压的外延方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种半导体发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED具有能耗低，体积小、寿命长，稳定性好，响应快，发光波长稳定等好的光电性能，目前已经在照明、家电、显示屏、指示灯等领域有很好的应用。

LED芯片电压是衡量LED品质的一个重要参数，相同大小的LED芯片在相同电流条件下LED芯片电压较高时说明芯片的等效电阻值较高，电能在转化为光能的过程中也会产生更多的热能，对于LED芯片尤其在大电流长时间的驱动下大量热量的产生对LED芯片的老化品质会产生很大的影响，因此有效降低LED芯片电压对提升LED品质有重要的影响。而在芯片制程条件一定的情况下通过外延工艺调整降低芯片电压就是唯一的方法。

传统外延改善电压的方法多对外延材料及结构进行优化，如n型掺杂、p型掺杂及内部电流扩展等结构设计，这些方法所涉及的参数较多，调整也较为复杂和耗时较久，且容易造成LED芯片其他性能受到影响。

因此，提供一种降低LED二极管电压的外延方法以减少LED芯片工作时产生的热量，提高LED发光品质及寿命实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种降低LED二极管电压的外延方法，用于解决现有技术中LED二极管电压较高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降低LED二极管电压的外延方法，至少包括以下步骤：

S1：提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂GaN层及N型GaN层；

S2：在所述N型GaN层上生长浅量子阱周期性结构，其中，所述浅量子阱周期性结构为InGaN/GaN周期性结构，周期为3～30；每一InGaN层中，In组分范围是1～10％，且自下而上位于不同周期的多个InGaN层中，In组分不同；

S3：在所述浅量子阱周期性结构上生长多量子阱发光层；

S4：在所述多量子阱发光层表面依次生长P型电子阻挡层、P型GaN层及P型接触层。

可选地，于所述步骤S4中，首先在所述多量子阱发光层表面依次生长非掺杂AlGaN层及低温P型层，再在所述低温P型层表面依次生长所述P型电子阻挡层、P型GaN层及P型接触层；所述低温P型层的生长温度范围是700～800℃。

可选地，于所述步骤S1中，所述缓冲层的生长温度范围是450～650℃，生长厚度范围是15～50nm；所述非掺杂GaN层及所述N型GaN层的生长温度范围是1000～1200℃，所述非掺杂GaN层及所述N型GaN层的总厚度范围是1.5～4.5μm；所述N型GaN层中，Si掺杂浓度范围是5E18～3E19cm^-3。

可选地，所述InGaN/GaN周期性结构的生长温度范围是700～900℃；所述InGaN/GaN周期性结构中，每一InGaN层的厚度范围是1.0～4.0nm，每一GaN层的厚度范围是1.0～9.0nm。

可选地，所述InGaN/GaN周期性结构中，六角晶体缺陷在表面的直径小于150nm。

可选地，所述InGaN/GaN周期性结构中，六角晶体缺陷的密度范围是5.0E8～1.0E10cm^-2。

可选地，所述多量子阱发光层为InGaN/GaN复合结构，包含5～18对势垒势阱周期；所述InGaN/GaN复合结构的生长温度范围是700～900℃；所述InGaN/GaN复合结构中，每一InGaN层的In组分范围是15～20％，每一InGaN层的厚度范围是2.0～4.0nm，每一GaN层的厚度范围是3～15nm。

可选地，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构；所述P型电子阻挡层的厚度范围是30～80nm；所述P型电子阻挡层中，Mg掺杂浓度范围是5E18～3.5E19cm^-3。

可选地，所述P型GaN层的厚度为30～150nm；所述P型GaN层中，Mg掺杂浓度范围是5E18～1E20cm^-3。

可选地，所述衬底为蓝宝石、GaN、Si或SiC衬底。