Led外延结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体发光器件技术领域，尤其涉及一种LED外延结构。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light-Emitting D1de，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
[0003]LED外延工艺中，利用化学气相沉积(MOCVD)方法外延生长的GaN材料，其位错位密度高达1s-1O1Vcm2，在其表面生长低温InGaN/GaN量子阱时，会在位错处形成V型坑(V-pits)。InGaN/GaN量子阱的发光效率很大程度上取决于V型坑的大小和密度。在后续的步骤中，必须生长一层或多层结构将V型坑填平，否则最终制备出的LED芯片会有严重的反向漏电问题，并且抗静电能力也很差。
[0004]为更好地填平V型坑，已知的技术通常采用高温层(包括GaN层、或AlN层、或AlGaN层、或AlInGaN层中的一种或几种的复合层)，以增强晶体的横向生长能力，将V型坑填平。然而，在之前步骤中生长的InGaN/GaN量子阱中的In-N键能很小，在后面步骤中采用高温生长工艺，有一部分In-N键会受热断裂，InGaN/GaN量子阱结构遭受破坏，从而影响内量子效率(IQE)。在另一方面，该高温层必须要有足够的厚度才能足以填平V型坑，而该高温层通常是P型掺杂，由于Mg-H以及C杂质的存在，具有一定厚度的高温P型层对InGaN/GaN量子阱发出的光有吸收效应，这就降低了外量子效率(EQE)。这两个方面都会影响GaN基LED的发光效率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种LED外延结构，从内量子效率和外量子效率两个方面提升LED亮度。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下:
[0007]—种LED外延结构，所述LED外延结构从下向上依次包括:
[0008]衬底；
[0009]位于衬底上的n-GaN层；
[0010]位于n-GaN层上的InGaN/GaN量子阱层，所述InGaN/GaN量子阱层包括若干周期堆叠的GaN势皇层和InGaN势阱层，所述InGaN/GaN量子阱层上形成有若干V型坑；
[0011]位于InGaN/GaN量子阱层上的p_AlGaN层，所述p-AlGaN层填充InGaN/GaN量子阱层上的V型坑；
[0012]位于p-AlGaN层上的n-1nGaN接触层。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述InGaN/GaN量子阱层为低温InGaN/GaN量子阱层，包括:
[0014]在700°C ~850°C下形成的GaN势皇层；
[0015]在600 °C ~750°C下形成的InGaN势阱层。
[0016]作为本实用新型的进一步改进，所述InGaN/GaN量子阱层包括6~15个周期堆叠的GaN势皇层和InGaN势阱层。
[0017]作为本实用新型的进一步改进，所述P-AlGaN层为在720°C ~780°C下形成的低温P-AIGaN 层，P-AIGaN 层的厚度为 50~200nm。
[0018]作为本实用新型的进一步改进，所述衬底和n-GaN层之间还包括GaN缓冲层。
[0019]作为本实用新型的进一步改进，所述衬底和n-GaN层之间还包括非故意掺杂GaN层。
[0020]实用新型的有益效果是:
[0021]在InGaN/GaN量子讲层之上的外延层，全部在低于GaN量子皇的温度下生长，以最大程度地减少对量子讲结构破坏，形成高质量的低温InGaN/GaN量子讲层，有利于提升内量子效率；
[0022]取消了现有技术中高温生长的ρ-GaN层，从而可降低吸光效应，有利于提升外部量子效率；
[0023]低温p-AlGaN层采用“In占位-H2蚀刻”生长方法，该方法可以在低温下将对在生长InGaN/GaN量子阱层时产生的V型坑有极强的修复功能，同时p-AlGaN层能够阻挡电子泄漏、增加空穴注入，提高光电转换效率。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本实用新型一【具体实施方式】中LED外延结构的示意图。
[0026]图2为本实用新型一【具体实施方式】中InGaN/GaN量子阱层的结构示意图。
[0027]图3为本实用新型一【具体实施方式】中LED外延结构的制备方法流程图。
[0028]图4为本实用新型一【具体实施方式】中采用“In占位-H2蚀刻”生长p-AlGaN层的流程示意图。
[0029]图5为本实用新型一具体实施例中包含V型坑的InGaN/GaN量子阱层的表面形貌图。
[0030]图6为本实用新型一具体实施例中在InGaN/GaN量子阱层上生长p-AlGaN层(V型坑填平层)后的表面形貌图。
【具体实施方式】
[0031]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0032]本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个外延层相对于另一个外延层的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括外延结构中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的外延结构翻转，则被描述为位于其他外延层“下方”或“之下”的单元将位于其他外延层“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。外延结构可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
[0033]当外延层被称为在另一外延层“上”、与另一外延层“连接”时，其可以直接在该另一外延层上、连接到该另一外延层，或者可以存在中间层。相反，当外延层被称为“直接在另一外延层上”、“直接连接在另一外延层上”时，不能存在中间层。
[0034]本实用新型公开了一种LED外延结构，从下向上依次包括:
[0035]衬底；
[0036]位于衬底上的n-GaN层；
[0037]位于n-GaN层上的InGaN/GaN量子阱层，InGaN/GaN量子阱层包括若干周期堆叠的GaN势皇层和InGaN势阱层，InGaN/GaN量子阱层上形成有若干V型坑；
[0038]位于InGaN/GaN量子阱层上的p_AlGaN层，p-AlGaN层填充InGaN/GaN量子阱层上的V型坑；
[0039]位于p-AlGaN层上的n-1nGaN接触层。
[0040]另外，本实用新型还公开了一种LED外延结构的制备方法，包括:
[0041]S1、提供一衬底；
[0042]S2、在衬底上生长n-GaN层；
[0043]S3、在n-GaN层上生长InGaN/GaN量子阱层，InGaN/GaN量子阱层包括若干周期堆叠的GaN势皇层和InGaN势阱层，InGaN/GaN量子阱层上形成有若干V型坑；
[0044]S4、在InGaN/GaN量子阱层上生长p_AlGaN层，p-AlGaN层填充InGaN/GaN量子阱层上的V型坑；
[0045]S5、在p-AlGaN层上生长n-1nGaN接触层。
[0046]其中，步骤S3具体为:
[0047]S31、将温度控制在700°C ~850°C下生长GaN势皇层；
[0048]S32、将温度控制在600 °C ~750°C下生长InGaN势阱层；
[0049]S33、重复步骤S31和S32，形成InGaN/GaN量子阱层。
[0050]进一步地，本实用新型中采用“In占位-H2蚀刻”的生长方式生长p-AlGaN层，具体为:
[0051]S41、将温度控制在720 °C ~780°C，通入N源；
[0052]S42、打开In源，形成InN层；
[0053]S43、关闭In源，通入H2，利用H2蚀刻掉InN层中的所有In原子，形成三族原子的空位区；
[0054]S44、关闭H2,通入Ga源、Al源和Mg源，在三族原子的空位区上生长p_AlGaN ；
[0055]S45、依次循环S42~S44三个步骤，形成p-AlGaN层。
[0056]本实用新型中在InGaN/GaN量子阱层之上的外延层，全部在低于GaN量子皇的温度下生长，以最大程度地减少对量子阱结构破坏，形成高质量的低温InGaN/GaN量子阱层。
[0057]参图1所示，在本实用新型的一【具体实施方式】中，LED外延结构从下向上依次包括:
[0058]衬底10，衬底材料通常为蓝宝石衬底，也可以为其他衬底材料，如S1、SiC等；
[0059]GaN缓冲层20，位于衬底10上方，优选地，该缓冲层为低温缓冲层(生长温度在4500C ~650°C之间)。在其他实施方式中，缓冲层也可以为AlN缓冲层等；