紫外光发光二极管的制作方法_3

文档序号:10094600阅读:来源:国知局
] 抗静电放电层30被形成为通过在掺杂层中插入未掺杂层实现电容器结构来缓解 静电放电冲击。抗静电放电层30可以包括未掺杂的AlGaN层29、低浓度AlGaN层31和高 浓度AlGaN层33。未掺杂的AlGaN层29可以由未掺杂的AlGaN形成,且可以具有比上部 AlGaN27C更小的厚度,例如80nm-300nm。由于未掺杂的AlGaN层29具有比η型接触层27 更高的电阻系数,因此未掺杂的AlGaN层29在η型接触层27和高浓度AlGaN层33之间构 成电容。借助这种结构,抗静电放电层通过缓解由外部生成的静电形成的反向电压引起的 冲击来防止对有源层形成破坏。低浓度AlGaN层31通过借助未掺杂层29降低有关电子注 入的电阻起到调节工作电压的作用。
[0055] 低浓度AlGaN层31位于未掺杂AlGaN层29上,且具有比η型接触层27更低的η 型杂质掺杂浓度。低浓度AlGaN层31的Si掺杂浓度可以在例如5ΧΚ^/αι^-δΧ10ls/cm3 的范围内,并且可以形成比未掺杂AlGaN层29更小的厚度,例如50nm-120nm。另一方面,高 浓度AlGaN层33位于低浓度AlGaN层31上,且其η型杂质的掺杂浓度高于低浓度AlGaN层 31。高浓度AlGaN层33可以具有与η型接触层27基本相同的Si掺杂浓度。高浓度AlGaN 层33可以具有比低浓度AlGaN层更小的厚度,例如约20nm-约40nm。
[0056]η型接触层27、电子控制层28、未掺杂的AlGaN层29、低浓度AlGaN层31和高浓 度AlGaN层33可以通过向生长腔室供应金属源气体而连续进行生长。用于金属源气体的 原材料可以包括Al、Ga和In的有机材料,例如TMAl、TMGa、TEGa和/或TMIn。S%可以被 用作Si的源气体。这些层可以在第一温度(例如1050°C -1150°c)上进行生长。
[0057] 电子控制层34位于抗静电放电层30上。具体地,电子控制层34邻接高浓度AlGaN 层33。电子控制层34具有比抗静电放电层30更高的A1含量,且可以由AlGaN或AlInGaN 形成。例如,电子控制层34可以具有10%-30%的A1含量和0%-5%的In含量。电子控 制层34可以具有约lnm-10nm的厚度。
[0058] 电子控制层34具有比抗静电放电层30更高的A1含量,以便阻碍电子从η型接触 层27流至有源层39。借助这种结构,电子控制层34通过控制电子移动性增强有源层39中 电子和空穴的复合率。
[0059] 超晶格层35位于电子控制层34上。可以通过将具有不同组分的第一AlInGaN层 和第二A1InGaN层交替堆叠形成约30对,使得第一和第二A1InGaN层中的每一个具有例如 20A的厚度,来形成该超晶格层35。第一AlInGaN层和第二AlInGaN层具有比有源区39中 的阱层39w(图2)更高的带隙。第一AlInGaN层和第二AlInGaN层具有比阱层39w更低的 In含量。然而,应当理解本实用新型不限于此。也就是说,第一AlInGaN层和第二AlInGaN 层中的至少一个可以具有比阱层39w更高的In含量。例如,第一A1InGaN层和第二A1InGaN 层中的一个可以具有比另一AlInGaN层更高的约1%的In含量,且可以具有约8%的A1含 量。超晶格层35可以形成为非掺杂层。当超晶格层35为非掺杂层时,可以减小发光二极 管的电流泄露。
[0060] 由于超晶格层35具有与有源区的阱层的中间值对应的总晶格参数的平均值,因 此超晶格层35可以关于形成于其上的有源区起到晶格失配缓解层的作用,从而通过降低 因有源区与其他层之间的晶格失配形成的压电效应来改善内部量子效率。
[0061] 电子注入层37的η型杂质的掺杂浓度高于超晶格层35。另外,电子注入层37可 以具有与η型接触层27相比相同或者更高的η型杂质浓度。例如,电子注入层37可以具 有2Χ10ls/cm3-2X1019/cm3、优选1X1019/cm3_2X1019/cm3的η型杂质掺杂浓度。电子注入 层37可以具有与高浓度AlGaN层33类似或者更小的厚度。例如,电子注入层37可以具有 约20nm-约lOOnm的厚度。电子注入层37可以由例如AlInGaN形成,且可以具有0-5%的 In含量以便改善电子移动性。
[0062] 有源区39可以位于电子注入层37上。图4是有源区39的放大剖面图。
[0063] 参见图4,有源区39具有多量子阱结构,所述结构包括以交替方式彼此堆叠的阻 挡层39b和阱层39w。阱层39w可以具有能够发出400nm或更小波长的UV光的组分。例 如,讲层39w可以由GaN、InGaN或AlInGaN形成。当讲层39w由InGaN形成时,讲层的In 含量可以根据期望的UV光的波长来确定。例如,阱层39w可以具有约5%或更少的In含 量。讲层39w中的每一个可以具有约3nm-约4nm的厚度。电子和空穴可以被注入到讲层 中的每一个中。于是,当注入到阱层中的电子和空穴被限制于其中时,电子和空穴中的每一 个均不能被视为单个粒子。也就是说,限制于阱层中的电子和空穴按照概率分布函数随机 存在于量子讲结构内。
[0064] 阻挡层39b可以由带隙比讲层高的氮化镓基半导体形成,例如AlGaN或AlInGaN, 且可以用AlxInyGalxyN(0彡X彡1,0彡y彡1)表示。具体而言,阻挡层39b可以具有1% 或更少的In含量以缓解阱层39w和阻挡层39b之间的晶格失配,同时通过提高A1含量防止 阻挡层结晶性的恶化。另一方面,阻挡层可以具有比阱层更低的In含量。在该实施例中, 阻挡层39b可以由AlGaN或A1InGaN形成。此时,阻挡层39b可以具有10 % -30 %的A1含 量。另外,阻挡层39b中的每一个可以具有2nm-3nm的厚度。另外,阻挡层39b中的每一个 的厚度可以为讲层39w中的每一个的厚度的50%至小于100%。阻挡层39b的厚度与A1 含量成反比。也就是说,当阻挡层具有30 %的A1含量时,甚至厚度为2nm的阻挡层39b也 能够防止与阻挡层39b相邻的阱层中的电子和空穴的概率分布函数彼此重叠。
[0065] 另外,阻挡层39b中的至少一个可以具有与其他阻挡层不同的厚度,且在该复数 个阻挡层39b当中,一个阻挡层可以具有比另一阻挡层更高的A1含量和更小的厚度。也就 是说,阻挡层39b可以具有不同的厚度和不同的带隙。
[0066] 阻挡层39b可以具有10%-30%的A1含量,因此具有比阱层39w更高的带隙。因 此,根据该示例性实施例,尽管阻挡层39b具有比阱层39w更小的厚度,但仍然可以确保足 以防止相邻阱层39w的概率分布函数彼此重叠的阻挡层趋肤深度。因此,根据本实用新型 示例性实施例的UV光发光二极管可以改善内部量子效率,同时降低驱动电压。
[0067] 再次参见图3,p型接触层43可以被置于有源层39上,电子阻挡层41可以被置于 有源层39和p型接触层43之间。可以通过将层多次堆叠的方式由AlGaN或AlInGaN形成 电子阻挡层41。当电子阻挡层41在有源区39和p型接触层43之间由AlInGaN形成时,可 以进一步地缓解有源区39和p型接触层43之间的晶格失配。此时,电子阻挡层41可以具 有例如约40%的A1含量。电子阻挡层41可以掺杂p型杂质(例如Mg),或者可以形成为 非掺杂层。电子阻挡层41可以具有约15nm的厚度。
[0068]P型接触层43可以由掺杂Mg的AlGaN层或AlInGaN层形成。例如,p型接触层 43可以具有约8%的A1含量和50nm-100nm的厚度。P型接触层43可以由单个层构成,但 不限于此。如图所示,P型接触层43可以包括下部高浓度掺杂层43a、低浓度掺杂层(中间
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