[发明专利]一种具有抗静电能力的外延片及其在发光二极管中的应用

说明书

本发明涉及半导体领域，公开了一种具有抗静电能力的外延片及其在发光二极管中的应用，该外延片包括衬底以及依次沉积在其上的缓冲层、N型掺杂GaN层、电子缓冲层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，应力释放层为InGaN子层与GaN子层交替生长的周期性结构；在周期性结构中，InGaN子层的厚度为1～2nm，GaN子层的厚度范围为46~60nm；在应力释放层和多量子阱层中具有密度为6×10⁸cm^‑2~8×10⁸cm^‑2的V型缺陷。本发明通过控制应力释放层中GaN子层的厚度，增加了LED外延层中的V型缺陷的密度和大小，降低器件的电流密度，减少器件热击穿的概率，提高抗静电能力。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种具有抗静电能力的外延片及其在发光二极管中的应用。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种将电能转化为光能的电子元件。它具有高亮度、低能耗、长寿命和响应速度快能特点，是一种绿色环保型的固体光源，在照明、显示等领域有着广泛的应用前景，尤其是现在，随着LED的成本的降低和效率的提高，LED相对于其它传统光源的优势逐渐显现出来，尤其在照明领域所占的比重越来越大，市场前景也越来越好。现有技术中发光二极管结构，参看附图1，具体包括如下结构：蓝宝石衬底10，以及依次沉积在衬底10上的缓冲层20、非掺杂GaN层30、N型掺杂GaN层40、N型AlGaN电子缓冲层50、 应力释放层60、多量子阱发光层70、P型ALGaN电子阻挡层80、P型GaN层90。

在传统的LED外延工艺中，由于异质外延，蓝宝石衬底10和GaN外延层存在大的晶格失配和热失配，量子阱生长中形成V型坑（V pits）缺陷，导致量子阱生长质量和界面质量较差，非辐射复合增加，导致内量子效率降低。现有技术中为了减少V型缺陷，以提高生长质量，通常采用低温生长应力释放层60或采用10～30个周期的超晶格结构形成应力释放层60。如中国专利109545925 B，其公开的低温应力释放层60为第一InGaN子层与 第一GaN子层交替生长的周期性结构，所述第一InGaN子层的厚度为1～2nm，所述第一GaN子层的厚度为5～10nm，所述第一InGaN子层或所述第一GaN子层的数量为10～30，这种技术路线下,GaN子层的厚度不能太厚，需要保持在10nm以下。这种技术路线生长的外延片的抗静电能力仍偏弱。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有抗静电能力的外延片及其在发光二极管中的应用，通过控制应力释放层中GaN子层的厚度在46~60nm，增加了LED外延层中的V型缺陷的密度和大小，降低器件在高电压冲击下的电流密度，减少了器件热击穿的概率，进而起到了提高抗静电能力的效果。

技术方案：本发明提供了一种具有高抗静电能力的外延片，包括衬底以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、N型掺杂GaN层、电子缓冲层、应力释放层、多量子阱层、电子阻挡层和P型GaN层，其中，所述应力释放层为InGaN子层与GaN子层交替生长的周期性结构；在所述周期性结构中，所述InGaN子层的厚度为1～2nm，所述GaN子层的厚度范围为46~60nm；在所述应力释放层和所述多量子阱层中具有密度为6×10⁸cm^-2 ~ 8×10⁸cm^-2的V型缺陷。

优选地，所述V型缺陷起始于所述应力释放层，并从所述应力释放层向所述多量子阱层方向延伸。

进一步地，所述V型缺陷是倒六面锥形，即俯视为类六边形，侧视剖视为类V型结构。

优选地，定义所述V型缺陷开口的中心点至所述类六边形顶点的距离为V型缺陷的开口半径r，所述V型缺陷的开口直径d为0.2μm~0.5μm，深度h为0.1μm~0.3μm。

优选地，定义所述类V型结构的底角α为V型缺陷的开口角度，所述开口角度为55°~75°。