[发明专利]一种氮化物发光二极管及其生长方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种氮化物发光二极管及其生长方法。

背景技术

随着氮化物半导体组件应用领域的扩大，除了要求其具有高亮度外，提高静电耐压与降低操作电压的重要性也随之提高，尤其是目前市场上大尺寸、大功率芯片在照明、背光源等领域的运用，要求其在额定驱动电流时，减小电压和提高发光亮度，使其能更有效的降低能源消耗。

中国专利文献CN201310032282.9公开了一种大尺寸芯片光效的外延结构及其生长方法，保持原来n型GaN的总厚度，改变n型GaN层的Si的掺杂方式，通过周期性的掺杂Si和不掺杂Si的交替生长，掺杂Si的GaN为低阻值，不掺杂Si的GaN为高阻值，利用高低电阻值的n型GaN在电流输送过程中使电子横向扩展能力加强，一方面解决电流拥挤现象，降低驱动电压，另一方面使得量子阱电流均匀化，总体发光面积增加，提升了亮度和光效。

虽然前案在一定程度上通过解决电流拥挤现象降低了芯片的驱动电压，但是其并没有从根本上改善氮化镓材料导电性差，串联电阻较高而导致的芯片驱动电压高的问题，以及目前市场上对低能耗LED照明的要求，因此，亟需提供一种技术可以大幅度降低芯片工作的电压以满足市场低功率、低能耗的需求。

发明内容

鉴于以上需求，本发明的目的在于提供一种氮化物发光二极管及其生长方法，通过提高n型掺杂GaN层的掺杂使其浓度为1×10²⁰/cm³以上，降低发光二极管的串联电阻与接触电阻，降低芯片的工作电压。同时，为了改善因n型掺杂GaN层掺杂浓度太高而产生的晶体缺陷及翘曲现象，在高温低压条件下采用未掺杂AlGaN层与n型掺杂GaN层交替堆叠形成的超晶格结构，并通过调节n型掺杂GaN层的掺杂浓度，使未掺杂AlGaN层产生的第一应力与n型掺杂GaN层产生的与第一应力不同的第二应力相互抵消，降低晶体缺陷及翘曲。另一方面，通过控制未掺杂AlGaN层与n型掺杂GaN层的厚度，用于调整所述超晶格结构的表面平整度，改善所述超晶格结构的晶体质量；减少与后续外延层的晶格失配现象及因第一应力过大而产生裂纹和翘曲现象。同时，n型层采用未掺杂AlGaN层与n型掺杂GaN层交替形成的超晶格结构，可有效分散电场，也随之提升抗静电能力。

本发明提供的一种氮化物发光二极管，包括一基板，及依次形成于所述基板上的缓冲层、n型层、量子阱发光层和p型层，所述n型层为未掺杂AlGaN层与n型掺杂GaN层交替堆叠形成的超晶格结构，所述未掺杂AlGaN层产生第一应力，抵消所述n型掺杂GaN层产生的第二应力，从而降低n型层因掺杂时产生的晶体缺陷及翘曲。

优选的，控制所述未掺杂AlGaN层的Al组分，使其产生的第一应力与所述n型掺杂GaN层产生的第二应力相互抵消。

优选的，所述n型掺杂GaN层的掺杂浓度大于或等于1×10²⁰/cm³。

优选的，所述n型掺杂GaN层的掺杂浓度为1×10²⁰/cm³~1×10²²/cm³。

优选的，所述n型GaN层的厚度大于所述未掺杂AlGaN层的厚度，用于调整所述超晶格结构的表面平整度，改善所述超晶格结构的晶体质量。

优选的，所述未掺杂AlGaN层与n型GaN层的厚度比为1:2~1:4。

优选的，所述n型GaN层的厚度为5埃~150埃。

优选的，所述未掺杂AlGaN层中铝组分为3%~8%。

优选的，所述n型掺杂杂质为Si、Ge、Sn或Pb。

优选的，所述超晶格结构层的周期数为60~150。同时，本发明还提供了一种氮化物发光二极管的生长方法，包括以下步骤：S1、提供一基板；S2、在所述基板上生长缓冲层；S3、在所述氮化物缓冲层生长n型层；S4、在所述N型层上继续生长量子阱发光层和p型层；其中，所述步骤S3）中n型层为未掺杂AlGaN与n型掺杂GaN层交替堆叠形成的超晶格结构，所述未掺杂AlGaN层产生第一应力，抵消所述n型掺杂GaN层产生的第二应力，从而降低N型层因掺杂时产生的晶体缺陷及翘曲。

优选的，通过控制所述未掺杂AlGaN层的Al组分，使所述未掺杂AlGaN层产生的第一应力与所述n型掺杂GaN层产生的第二应力相互抵消。

优选的，所述外延生长时反应室温度大于1050℃，压力低于100torr。