[发明专利]LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种LED外延结构及其制备方法，所述LED外延结构从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层和第一型限制层，所述第一型窗口层的材质为AlGaAs，并且为Al组分渐变的结构层，所述第一型窗口层的厚度为1.5μm～8μm。本发明通过形成Al组分渐变的第一型窗口层可以提高LED芯片的出光效率、降低LED芯片的工作电压以及提高LED芯片的高温老化稳定性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件，具有结构简单、重量轻、无污染等优点，已广泛应用于数码，显示，照明及植物工程等多个领域，被称为环保、节能的绿色照明光源，蕴藏了巨大的商机。其中，红外发光二极管是一种重要的发光二极管，广泛应用于远程遥控，车辆传感，闭路电视等领域，红外发光二极管的外延结构则是用于制备红外发光二极管的基础结构。

长期高温大电流下的老化会导致LED芯片结温过高，由于各外延结构层之间存在着些许的晶格失配，从而在各层之间的界面上形成大量的诸如位错等结构缺陷。在较高温度时，这些缺陷会快速增殖、繁衍，直至侵入发光区，形成大量的非辐射复合中心，严重降低发光二极管的注入效率与发光效率。

发明内容

本发明提供了LED外延结构及其制备方法，以提高LED芯片的出光效率，降低LED芯片的工作电压，以及提高LED芯片的高温老化稳定性。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种LED外延结构，所述LED外延结构包括从下至上依次包括：位于衬底上的底部缓冲层、腐蚀截止层、第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，其中，所述第一型半导体层从下至上依次包括第一型窗口层和第一型限制层，所述第一型窗口层的材质为AlGaAs，并且为Al组分渐变的结构层，所述第一型窗口层的厚度为1.5μm～8μm。

可选的，所述第一型窗口层包括第一结构层组成的单层结构或多周期结构，周期数k的范围为2至30。

可选的，所述第一结构层为Al_xGa_1-xAs，且x的范围为0.05≤x≤0.30。

可选的，所述第一型窗口层包括第一结构层和第二结构层组成的两层结构或第一结构层和第二结构层交替堆叠组成的多周期结构，周期数k的范围为2至30。

可选的，所述第一结构层为Al_aGa_1-aAs，所述第二结构层为Al_mGa_1-mAs，且0.05≤m≤0.30；0.05≤a≤0.30。

可选的，所述第一型窗口层中Al组分的渐变方式包括线性渐变、非线性渐变、阶梯式变化方式中的一种或任意组合。

可选的，所述线性渐变中Al组分的渐变方式为从所述第一型窗口层指向所述第一型限制层方向从大到小线性渐变或从小到大线性渐变。

可选的，同一周期中，所述第一结构层与所述第二结构层中Al组分a和Al组分m中的最大值和最小值的差值大于0.15。

可选的，所述第一型窗口层中掺杂Si，且Si的掺杂浓度为0.7E18～5E18 cm^-3。

可选的，所述第一型半导体层还包括第一型欧姆接触层，且所述第一型欧姆接触层位于所述腐蚀截止层与所述第一型窗口层之间。

可选的，所述第二型半导体层从下至上依次包括：第二型限制层、第二型窗口层以及第二型欧姆接触层。

可选的，所述第一型半导体层为N型半导体层，所述第二型半导体层为P型半导体层。