一种高浓度Te掺杂的发光二极管外延结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种高浓度Te掺杂的发光二极管外延结构。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，已被广泛应用，然而，现有技术中，对亮度较高、发光效率较好的发光二极管要求提高。采用金属有机化合物气相外延生长具有量子阱的外延结构能取得较高的内量子效率；而采用金属反射镜及表面粗化等倒置结构的芯片制作方法，明显地提升发光二极管的外量子效率。
[0003]然而，采用倒置芯片结构会导致置于有源层底部的第一导电型反转至有源层的顶部。对于传统发光二极管结构的第一型电流扩展层一般采用Si元素作为掺杂源，而在发短波长光的发光二极管中，Si杂质显现出吸收部分有源层发出的光，置于有源层上的Si杂质吸光效应更明显。
[0004]采用Te元素代替Si元素作为第一型电流扩展层掺杂能改善杂质的吸光，有效提高发光二极管的外量子效率。但是Te元素受限于自身的物理、化学特性，在外延生长过程Te杂质通入量大的情况下，极易导致外延层晶体质量变差。而Te杂质通入量小，存在电流扩展效果差的问题。有鉴于此，本实用新型为克服所述缺陷，提出一种提高Te杂质的并入效率，又能提高外延晶体质量的外延结构及生长方法，本案由此产生。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种高浓度Te掺杂的发光二极管外延结构，以减少杂质对短波长光的吸收，有效提高发光二极管的发光效率。
[0006]为达成上述目的，本实用新型的解决方案为:
[0007]一种高浓度Te掺杂的发光二极管外延结构，在衬底上分别形成缓冲层、腐蚀阻挡层、粗化层、第一型电流扩展层、第一型限制层、有源层、第二型限制层及第二型电流扩展层；有源层一侧设置第一型电流扩展层，另一侧设置第二型电流扩展层；有源层与第一型电流扩展层之间设置第一型限制层，而有源层与第二型电流扩展层之间设置第二型限制层；第一型电流扩展层设置为η层结构，各层结构之间设置超晶格，且第一型电流扩展层为掺杂Te第一型电流扩展层。
[0008]进一步，第一型电流扩展层设置为η层结构，其η为4_10。
[0009]进一步，超晶格由两种不同的材料交替组成，其交替的对数为3-8对。
[0010]进一步，超晶格的构成材料包括AlGalnP、AlGaAs, AlGaInAs, GaAs, GaN、AlGaN,AlGaInNo
[0011]进一步，第一型电流扩展层的η层结构包括由不同Al组分的三五族化合物构成；包括由相同Al组分的三五族化合物构成，且相邻层结构由Al组分不同的材料构成。
[0012]进一步，第一型电流扩展层的η层结构材料的Al组分变化趋势包括递减，沿有源层外延生长方向的Al组分变化趋势为减小。
[0013]进一步，第一型电流扩展层的η层结构各层厚度为0.5-2 μπι。
[0014]进一步，第一型电流扩展层的η层结构各层厚度变化趋势包括递减，沿有源层外延生长方向的厚度变化趋势为减小。
[0015]进一步，交替构成超晶格的两组材料与两边相邻的第一型电流扩展层的构成材料相同，且在结构上与两边相邻的第一型电流扩展层的材料层相互错开。即假设超晶格由交替生长的(Al0.43Ga0.57)ο.5In0.5P/(Al0.47Ga0.53)0.5In0.5P的材料层构成，则与(Ala43Gaa57)a5Ina5PM料层相邻的第一型电流扩展层的材料层为(Ala47Gaa53)a5Ina5P，而与(Ala47Gaa53)tl5Ina5P材料层相邻的第一型电流扩展层的材料层为(Ala43Ga0.57)0.5In0.5P，即相互交替错开。
[0016]一种高浓度Te掺杂的发光二极管外延方法，包括以下步骤:
[0017]步骤一、在衬底上分别形成缓冲层、腐蚀阻挡层、粗化层，在粗化层外延生长结束前降低生长温度；
[0018]步骤二、在粗化层上外延第一型电流扩展层的第一层结构；
[0019]步骤三、在第一型电流扩展层第一层结构上外延生长第一组超晶格；
[0020]步骤四、在第一组超晶格上外延生长第一型电流扩展层第二层结构；
[0021]步骤五、重复步骤三、四的结构，直至在第η-1组超晶格上外延生长第一型电流扩展层第η层结构；
[0022]步骤六、在第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，停顿且提高反应室压力和加大载气流量，以及提高外延生长温度；
[0023]步骤七、在第一型电流扩展层第η层结构上接着外延生长第一型限制层、有源层、第二型限制层、第二型电流扩展层。
[0024]进一步，在粗化层外延生长结束前降低生长温度，降低外延生长温度的范围10-50。。。
[0025]进一步，第一电流扩展层的η组结构层与超晶格的层与层之间的生长为无停顿生长。
[0026]进一步，第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，停顿的时间范围为15-80秒。
[0027]进一步，在第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，提高外延生长温度的范围10-80。。。
[0028]进一步，在第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，提高反应室压力的范围10_80mbar。
[0029]进一步，在第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，加大载气流量的范围1000-3000sccmo
[0030]采用上述方案后，本实用新型通过把第一型电流扩展层设置为η层结构，层结构之间设置超晶格，第一型电流扩展层为掺杂Te第一型电流扩展层。提高了 Te杂质在第一型电流扩展层的并入效率及改善晶体质量。解决了第一型电流扩展层在通入大量的Te杂质掺杂的情况下晶体质量急剧恶化的问题，从而获得较高的外延晶体质量。第一型电流扩展层为掺杂Te第一型电流扩展层，减少了杂质的吸光，有效地提高了发光二极管的发光效率。
[0031]所述第一型电流扩展层的η层结构由Al组分不同的三五族化合物构成，或者由Al组分相同的三五族化合物构成；且相邻层结构由Al组分不同的材料构成。相邻层结构采用不同组成材料，对于后续超晶格采用与相邻层结构相同的材料交替生长，减少超晶格对第一型电流扩展层扩展效果的影响。
[0032]第一型电流扩展层的η层结构材料的Al组分变化趋势包括递减，沿有源层外延生长方向的Al组分变化趋势为减小。采用该Al组分变化趋势有利于提高第一型电流扩展层扩展效果，增加第一型电流扩展层底部的电流扩展能力。
[0033]第一型电流扩展层的η层结构每一层厚度为0.5-2 μ m，厚度小于0.5 μπι，减弱该层结构的电流扩展效果；厚度超过2 μ m，厚度偏厚会导致悬浮的于表层的Te元素聚集量过多，导致晶体质量急剧恶化。
[0034]第一型电流扩展层的η层结构每一层厚度变化趋势包括递减，沿有源层外延生长方向的厚度变化趋势为减小。采用生长厚度越来越薄的变化趋势，有利于通过超晶格及时地改善第一型电流扩展层的晶体质量，提高Te元素的并入效率，防止后期第一型电流扩展层生长表面悬浮过量的Te元素而导致晶体质量急剧恶化。
[0035]超晶格交替生长的两组材料层的材料与相邻的第一型电流扩展层的层结构构成材料相同，且超晶格交替生长的两组材料层的材料不同，即由交替生长的两组材料层交替构成。但超晶格与两边相邻的第一型电流扩展层层结构的材料是相互错开，第一层超晶格、最后一层超晶格与与之相邻的第一电流扩展层层结构的材料不同。
[0036]在粗化层外延生长结束前降低生长温度，降低外延生长温度有利于Te的并入，减少Te的悬浮及逸出。η组构成第一电流扩展层的结构层与超晶格的层与层之间的生长为无停顿生长。由于η组构成第一电流扩展层各层生长较厚，采用无停顿生长有利于不同材料层获得较好的界面晶体质量。第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，停顿的时间范围取15-80秒，提高反应室压力的范围10-80mbar，加大载气流量的范围1000-3000sccm，这几个生长过程的管控及生长参数的调整有利于去除反应室内Te氛围及增加外延层表面Te的并入，减少Te对接下来外延生长及外延层表面的影响。在第一型电流扩展层第η层结构生长结束后，提高外延生长温度的范围10-80°C。减少后期对第二型杂质的掺杂浓度的影响，有利于提高发光二极管的发光效率。
【附图说明】
[0037]图1为本实用新型的外延结构示意图；
[0038]图2为本实用新型的第一型电流扩展层的结构示意图；
[0039]图3为本实用新型的生长温度梯度图；
[0040]图4为本实用新型的发光二极管芯片结构示意图。
[0041]标号说明
[0042]衬底I缓冲层2
[0043]腐蚀阻挡层3粗化层4
[0044]第一型电流扩展层5 第一层结构51
[0045]第二层结构52第三层结构53
[0046]第四层结构54第一组超晶格551
[0047]第二组超