专利名称：一种led外延结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种LED外延结构。
背景技术：
近年来，III族氮化物 半导体材料(AlN、GaN和InN)由于其较宽的直接带隙、良好的热学和化学稳定性而在固态照明、固体激光器、光信息存储、紫外探测器等微电子及光电子器件方面具有显著的优势，并在近几年的研究和应用中取得了突破性的进展，特别是在能源供给和环境污染问题的背景下，半导体照明光源作为一种具有高效、节能、环保、长寿命、易维护等显著特性的器件，吸引了全世界的目光。外延结构的生长是LED芯片的关键技术，而怎样提高二极管的发光效率，是外延结构生长的一个重要难点。目前市场上大部分GaN基LED都是侧向结构，都存在电流密度分布不均的问题，导致LED发光区域没有得到充分利用，其结构如图1所示，电流密度分布不均，会影响边角发光区域得不到充分利用，降低发光二极管的发光效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能有效解决LED电流密度分布不均的问题，能大大提高LED发光效率的LED外延结构。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种LED外延结构，包括依次层叠的衬底、过渡层、u型氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱层、P型氮化镓层、ITO掺锡氧化铟层、P型电极和形成于η型氮化镓层上的η型电极，还包括P型接触层，所述P型接触层介于P型氮化镓层和ITO掺锡氧化铟层之间，呈锲型结构，且P型接触层的空穴浓度渐变，靠近P型氮化镓层的一测空穴浓度高，远离P型氮化镓层一侧空穴浓度低。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。进一步，所述P型接触层由掺杂Mg或Be的AlyInxGai_x_yN的半导体层构成，其中O ≤ X ≤ I,O ≤ y ≤ 1,0≤ x+y < 1。进一步，所述P型接触层的掺杂浓度由下至上依次呈渐变型，靠近P型氮化镓层的一测浓度高，远离P型氮化镓层的一侧浓度低。进一步，所述P型接触层掺杂的浓度范围为l*1017/cm3 9*1022/cm3。进一步，所述P型接触层被刻腐蚀前的厚度取值范围为0.01 100 μ m。本发明的有益效果是:本发明通过插入P型接触层，且P型接触层为锲型结构，使其等效电阻呈渐变趋势，这使得在电流注入时，由于P型接触层的电阻不同，可以有效的均衡各区域电流密度，充分利用发光层的空穴-电子有效复合区域，提高LED的整体发光效率；本发明所述LED外延结构具有结构简单、制作方便等优点，相对传统结构，能较大地提高强LED的发光效率与信赖性。
图1为现有LED外延结构及其电流分布密度的示意图；图2为本发明所述LED外延结构及其电流分布密度的示意图；图3、4、5、6为本发明LED外延结构生长过程的中间结构的示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下:1、衬底，2、过渡层，3、u型氮化镓层，4、n型氮化镓层，5、多量子阱层，6、p型氮化镓层，7、ITO掺锡氧化铟层，8、P型电极，9、η型电极，10、P型接触层，11、光刻胶，12、掩膜板。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图2所示，一种LED外延结构，包括依次层叠的衬底1、过渡层2、u型氮化镓层
3、η型氮化镓层4、多量子阱层5、P型氮化镓层6、ITO掺锡氧化铟层7、ρ型电极8和形成于η型氮化镓层上的η型电极9，还包括ρ型接触层10，所述ρ型接触层10介于ρ型氮化镓层6和ITO掺锡氧化铟层7之间，呈锲型结构，且ρ型接触层10的空穴浓度渐变，靠近ρ型氮化镓层6的一测空穴浓度高，远离ρ型氮化镓层6 —侧空穴浓度低。其中，所述P型接触层10由掺杂Mg或Be的AlyInxGai_x_yN的半导体层构成，其中O ≤ X ≤ I,O ≤ y≤1,0≤ x+y < I。其中，所述ρ型接触层10的掺杂浓度由下至上依次呈渐变型，靠近P型氮化镓层的一测浓度高，远离P型氮 化镓层的一侧浓度低。其中，所述P型接触层10的掺杂浓度范围为l*1017/cm3 9*1022/cm3。其中，所述ρ型接触层10被刻蚀之前的厚度取值范围为0.01 100 μ m。下面简要介绍该LED外延结构的生长过程，以加强对本发明所述LED外延结构的
理解:I)在MOCVD反应炉中将衬底I在1200°C进行烘烤，处理掉衬底I表面的异物；2 )降温至550 V，沉积25nm的过渡层2 ；3)再将温度升高到1100°C，在过渡层2上依次进行2.5 μ m的u型氮化镓层3和
2.5 μ m的η型氮化镓层4的制备；4)将温度降至在800° C，生长多量子阱层5 ；5)将温度升至950°C，生长50nm的ρ型电子阻挡层和0.2 μ m的ρ型氮化镓层6 ；6)在ρ型氮化镓层6上继续生长一层0.4 μ m的ρ型接触层10，其中ρ型接触层10镁元素的浓度由下至上的浓度变化为5*102°/cm3渐变为l*1018/cm3,然后在550°C的炉管中进行退火活化；7)在ρ型接触层10上表面涂光刻胶，然后进行选择性曝光，如图3所示；8)对ρ型接触层10进行刻蚀处理(如图4所示)，将P型接触层10刻成一个如图5所示的锲型，其等效电阻R1<R2<R3<R4 ；9)在ρ型接触层10的锲型斜面上镀ITO层7 (如图6所示)；10)在ITO层上沉积P型电极8，在η型氮化镓层上刻蚀、沉积η型电极9最终形成如图2所示的LED外延结构。本发明通过插入ρ型接触层，且ρ型接触层为锲型结构，使其等效电阻呈渐变趋势，这使得在电流注入时，由于P型接触层的电阻不同，可以有效的均衡各区域电流密度，充分利用发光层的空穴-电子有效复合区域，提高LED的整体发光效率；本发明所述LED外延结构具有结构简单、制作方便等优点，相对传统结构，能较大地提高强LED的发光效率与信赖性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种LED外延结构，包括依次层叠的衬底、过渡层、u型氮化镓层、η型氮化镓层、多量子阱层、P型氮化镓层、ITO掺锡氧化铟层、P型电极和形成于η型氮化镓层上的η型电极，其特征在于，还包括P型接触层，所述P型接触层介于P型氮化镓层和ITO掺锡氧化铟层之间，呈锲型结构，且P型接触层的空穴浓度渐变，靠近P型氮化镓层的一测空穴浓度高，远离P型氮化镓层一侧空穴浓度低。
2.根据权利要求1所述一种LED外延结构，其特征在于，所述P型接触层由掺杂Mg或Be的AlyInxGa1TyN的半导体层构成,其中0彡叉彡1,0 ^ y ^ 1,0彡x+y < I。
3.根据权利要求2所述一种LED外延结构，其特征在于，所述P型接触层的掺杂浓度由下至上依次呈渐变型，靠近P型氮化镓层的一测浓度高，远离P型氮化镓层的一侧浓度低。
4.根据权利要求3所述一种LED外延结构，其特征在于，所述P型接触层掺杂的浓度范围为 l*1017/cm3 9*1022/cm3。
5.根据权利要求1-3或4所述一种LED外延结构，其特征在于，所述P型接触层被刻腐蚀前的厚度取值范围为0.01 1 00 μ m。
全文摘要
本发明涉及一种LED外延结构，包括依次层叠的衬底、过渡层、u型氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层、p型氮化镓层、ITO掺锡氧化铟层、p型电极和形成于n型氮化镓层上的n型电极，还包括p型接触层，所述p型接触层介于p型氮化镓层和ITO掺锡氧化铟层之间，呈锲型结构，且p型接触层的空穴浓度渐变，靠近p型氮化镓层一测空穴浓度高，远离p型氮化镓层一侧空穴浓度低；本发明所述LED外延结构具有结构简单、制作方便等优点，相对传统结构，能较大地提高强LED的发光效率与信赖性。
文档编号H01L33/02GK103078018SQ20131003601
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者李鸿建, 靳彩霞, 董志江 申请人:武汉迪源光电科技有限公司