具有应力补偿效应垒层的led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，特别是具有应力补偿效应皇层的LED外延结构。
【背景技术】
[0002]随着蓝光GaN基LED应用越来越广泛，人们对蓝光GaN基LED的亮度更加关注。
[0003]现有技术中的蓝光GaN基LED外延结构如图1所示，从下到上依次为:图形化衬底1、A1N缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、浅量子阱层5、有源层6、电子阻挡层7、P型GaN层8。传统蓝光GaN基LED外延结构中由于GaN材料背景浓度较高，大量电子溢出量子阱进入P型导电层，降低电动注入效率。同时，由于电子阻挡层对电子的限制，也抑制电动的注入，降低复合效率。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种具有应力补偿效应皇层的LED外延结构。它通过增加皇层，可以提高电子阻挡效益、增加电动注入、减少效率衰减从而提高辐射复合几率，以达到增强LED内量子效率的目的。
[0005]为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现:
[0006]具有应力补偿效应皇层的LED外延结构，它从下至上依次包括图形化衬底、A1N缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、浅量子阱层、有源区、电子阻挡层和P型GaN层。其结构特点是，所述有源区与电子阻挡层之间设有应力补偿效应皇层。所述应力补偿效应皇层从下至上依次包括本征半导体层、N型半导体层和P型半导体层。所述本征半导体层从下至上依次包括U-GaN层、U-AlGaN层和U_InGaN层，或者从下至上依次包括U_AlGaN层、U_InGaN层和U-GaN层。所述N型半导体层从下至上依次包括N-AlGaN层和N_InGaN层，或者从下至上依次包括N-1nGaN层和N-AlGaN层。所述P型半导体层从下至上依次包括P_AlGaN层和P-1nGaN层，或者从下至上依次包括P_InGaN层和P-AlGaN层。
[0007]在上述LED外延结构中，所述应力补偿效应皇层在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长。
[0008]在上述LED外延结构中，所述应力补偿效应皇层中U-GaN层的生长温度为700-900 °C ,生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm。U-AlGaN层的生长温度为700-900 °C ,生长压力为200-600mbar,生长厚度为l_20nm，其中A1组分为(λ 1-0.4。U-1nGaN层的生长温度为700_900°C，生长压力为200_600mbar，生长厚度为l_20nm，其中In组分为(λ 02-0.2。N-AlGaN层的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，其中A1组分为0.1-0.4，Si的参杂浓度为5X 1017_1 X 1019。N-1nGaN层的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，其中In组分为0.02-0.2，Si的参杂浓度为5X10n-lX1019。P-AlGaN层的生长温度为700-900 °C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，其中A1组分为0.1-0.4，Mg的参杂浓度为5X1017-1X102°o P-1nGaN层的生长温度为700-900°C，生长压力为200_600mbar，生长厚度为l-20nm，其中In组分为0.02-0.2，Mg的参杂浓度为5 X 1017_1 X 102°。
[0009]在上述LED外延结构中，所述图形化衬底使用图形化蓝宝石衬底、平衬底、非极性衬底、Si衬底或者SiC衬底任一种。
[0010]本实用新型由于采用了上述结构，通过本征半导体层中三层结构的生长，增加阻挡电子的势皇高度，抑制了电子的溢流现象；通过N型半导体层和P型半导体层中共四层结构的生长增加电动的注入效率，增加电动的均匀注入，从而提高了电子与电动的复合效率。同时N型半导体层的结构能降低对电动的阻挡，使电动更容易遂穿。本实用新型在一定程度上避免了波函数的空间分离，提高了电子空穴复合几率，从而有效提高内量子效率。
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
[0012]图1为现有技术中LED外延结构示意图；
[0013]图2为本实用新型的结构示意图；
[0014]图3是本实用新型实施例中应力补偿效应皇层的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]参看图2至图3，本实用新型具有应力补偿效应皇层的LED外延结构从下至上依次包括衬底1、A1N缓冲层2、U型GaN层3、N型GaN层4、浅量子阱层5、有源区6、应力补偿效应皇层601、电子阻挡层7和P型GaN层8。应力补偿效应皇层601从下至上依次包括本征半导体层611、N型半导体层612和P型半导体层613。应力补偿效应皇层601在氮气、氢气或者氢氮混合环境中生长。
[0016]本征半导体层611从下至上依次包括U-GaN层10、U-AlGaN层11和U-1nGaN层12，或者从下至上依次包括U-AlGaN层ll、U_InGaN层12和U_GaN层10。U_GaN层10的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm ;U_AlGaN层11的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，Al组分为0.1-0.4 ；U-1nGaN层12的生长温度为700-900°C，生长压力为200_600mbar，生长厚度为l_20nm，In 组分为 0.02-0.2。
[0017]N型半导体层612从下至上依次包括N-AlGaN层13和N-1nGaN层14，或者从下至上依次包括N-1nGaN层14和N-AlGaN层13。N-AlGaN层13的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，A1组分为0.1-0.4，Si的参杂浓度为5X 1017-1X 1019;N-1nGaN 层 14 的生长温度为 700_900°C，生长压力为 200_600mbar，生长厚度为l_20nm、In组分为0.02-0.2，Si的参杂浓度为5 X 1017_1 X ΙΟ19。
[0018]Ρ型半导体层613从下至上依次包括P-AlGaN层15和P-1nGaN层16，或者从下至上依次包括P-1nGaN层16、P-AlGaN层15。P-AlGaN层15的生长温度为700-900°C，生长压力为200-600mbar，生长厚度为l_20nm，A1组分为0.1-0.4，Mg的参杂浓度为5X 1017-1X 102°;P-1nGaN 层 16 的生长温度为 700_900°C，生长压力为 200_600mbar，生长厚度为l_20nm，In组分为0.02-0.2，Mg的参杂浓度为5X 1017-1 X 1020o
[0019]本实用新型结构的制备方法是在MOCVD反应炉里进行高温烘烤，去除图形化衬底1表面的残余杂质，缓慢降温在500-900°C之间，生长一层A1N缓冲层2。然后迅速升温，在900-1200°C生长U型GaN层3，生长大约10_80min，厚度为1-lOum。之后生长N型GaN层4，生长温度在800-1200°C，生长时间为10-80min，生长总厚度在10-10000nm。生长浅量子阱5，生长温度在680-880°C，生长总厚度10nm-2000nm。生长有源区6，生长温度在680-880°C，生长总厚度10nm-2000nm。生长应力补偿层601。生长电子阻挡层7，在800-1000°C下，厚度为50-1000埃。再生长P型GaN层8，在800-1200°C温度下生长，厚度为1000-5000埃，Mg 的浓度为 5χ1017 ~1χ1023 cm3。
[0020]本实用新型结构中应力补偿效应皇层601的具体生长方式包括以下步骤:
[0021]实施例一:
[0022]①首先生长U-GaN层10，生长温度为700 °C，生长压200mbar，
[0023]生长厚度为lnm ;U_AlGaN层11生长温度为700°C，生长压力为200mbar，生长厚度为lnm，A1组分为0.1 ;U_InGaN层12生长温度为700°C，生长压力为200mbar，生长厚度为lnm、In组分为0.02。
[0024]②其次，生长N-AlGaN层13，生长温度为700°C，生长压力为200mbar，生长厚度为lnm，Al组分为0.l，Si的参杂浓度为5 X 10n;N_InGaN层14生长温度为700°C，生长压力为200mbar,生长厚度为lnm, In组分为0.02，Si的参杂浓度为5X 1017。
[0025]②最后，生长P-AlGaN层15生长温度为700 °C，生长压力为
[0026]200mbar,生长厚度为lnm，A1组分为0.1，Mg的参杂浓度为5 X 1017;P_InGaN层16生长温度为700°C，生长压力为200mbar，生长厚度为lnm，In组分为0.02，Mg的参杂浓度为5 X1017。
[0027]实施例二:
[0028]①首先生长U-GaN层10生长温度为800 °C，生长压400mbar，
[0029]生长厚度为lnm ;U_AlGaN层11生长温度为800°C，生长压力为400mbar，生长厚度为lnm，A1组分为0.2 ;U_InGaN层12生长温度为800°C，生长压力为400mbar，生长厚度为lnm，In组分为0.05。
[0030]③其次，生长N-AlGaN层13生长温度为800 °C，生长压力为
[0031]400mbar,生长厚度为lnm，Al组分为0.2，Si的参杂浓度为5X 1017;N_InGaN层14生长温度为800°C，生长压力为400mbar，生长厚度为lnm，In组分为0.05，Si的参杂浓度1X10'
[0032]④最后，生长P-AlGaN层15生长温度为800 °C，生长压力为
[0033]400mbar,生长厚度为lnm，A1组分为0.2，Mg的参杂浓度为1 X 10ls;P_InGaN层16生长温度为800°C，生长压力为400mbar，生长厚度为lnm，In组分为0