GaN基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GaN基LED外延结构。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)作为一种高效、环保和绿色新型固态照明光源，具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等优点，得以广泛应用，特别是在照明领域的应用所占比例越来越高，在技术上对大功率LED芯片发光效率的要求与日倶增。
[0003]要提高大功率LED芯片发光效率，需要提高其光电转换效率，主要通过提高内量子效率和外量子效率来实现。目前内量子效率的提高已经接近理论的极限状态，而提升LED器件的光取出效率成为技术发展的热点，通过设计新的芯片结构来改善出光效率，进而提升发光效率(或外量子效率)。11型区是制造GaN(氮化镓)型LED器件必不可少的环节，N型GaN结构及其外延生长方法是提高GaN基LED光取出效率和降低串联电阻的关键。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种提高GaN基LED抗静电性能的外延结构。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型一实施方式提供一种GaN基LED外延结构，所述LED外延结构从下向上依次包括:
[0006]衬底，N型GaN层，MQW有源层，P型AlGaN层，P型GaN层；
[0007]所述N型GaN层包括依次排布的第一 GaN层、高掺杂N型GaN层和第二 GaN层；
[0008]所述第一GaN层和第二 GaN层分别由若干非掺杂层和掺杂层交替排列组成，且所述高掺杂N型GaN层掺杂浓度不小于所述掺杂层。
[0009]作为本实施方式的进一步改进，第一GaN层中，非掺杂层厚度逐渐递增，掺杂层厚度逐渐递减。
[0010]作为本实施方式的进一步改进，第二GaN层中，非掺杂层厚度逐渐递减，掺杂层厚度逐渐递增。
[0011 ]作为本实施方式的进一步改进，第一GaN层中，掺杂层掺杂浓度保持不变，且每一对上下相邻的掺杂层与非掺杂层总厚度保持不变。
[0012]作为本实施方式的进一步改进，第二GaN层中，掺杂层掺杂浓度保持不变，且每一对上下相邻的掺杂层与非掺杂层总厚度保持不变。
[0013]作为本实施方式的进一步改进，第一GaN层中，每一对上下相邻的掺杂层与非掺杂层总厚度为10nm-50nmo
[0014]作为本实施方式的进一步改进，第二GaN层中，每一对上下相邻的掺杂层与非掺杂层总厚度为10nm-50nmo
[0015]作为本实施方式的进一步改进，高掺杂N型GaN层的掺杂浓度保持不变。
[0016]作为本实施方式的进一步改进，高掺杂N型GaN层的厚度为600nm-1200nm。
[0017]作为本实施方式的进一步改进，GaN基LED外延结构还包括位于衬底和N型GaN层之间的成核层和氮化物缓冲层
[0018]与现有技术相比，本实用新型采用渐变的N型GaN层结构，能减少位错密度，有利电流扩展，提高材料的抗静电能力，同时对低电流密度的LED芯片有利于提高亮度;另一方面，此结构可以提高电子浓度，从而提高电子迀移率，降低发光电压，LED芯片电压比正常电压低3%-5%，提高了抗静电能力。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一实施方式中GaN基LED外延结构的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型一实施方式中GaN基LED外延结构的制备方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。
[0022]如图1所示，本实用新型提供的GaN基LED外延结构，该LED外延结构从下向上依次包括:衬底10，N型GaN层20，超晶格MQW(多量子阱)有源层30，P型AlGaN层40和P型GaN层50。
[0023]本实用新型一实施方式中，衬底10的材料为蓝宝石衬底，当然，在本实用新型的其他实施方式中，衬底10也可以为其他衬底材料，如S1、SiC等。
[0024]本实用新型一实施方式中，N型GaN层20自下而上包括三部分:
[0025]a.第一 GaN层201，其由若干非掺杂层(uGaN)2011和掺杂层(nGaN)2012交替排列组成。每一对上下相邻的掺杂层2012与非掺杂层2011构成一组交替层2010。其中，非掺杂层2011厚度自下而上逐渐递增，掺杂层2012厚度自下而上逐渐递减。掺杂层2012的掺杂浓度保持不变，掺杂浓度范围为5E18-1.5E19cm—3。每一组交替层2010的总厚度保持不变，厚度范围为10nm_50nm。
[0026]b.HD-nGaN层203，即高掺杂N型GaN层，用于与芯片N型电极接触。HD-nGaN层203的N型掺杂浓度保持不变，掺杂浓度范围为1.5E19-3E19 cm—3，该层厚度范围为600nm-1200nm。
[0027]c.第二 GaN层205，其由若干非掺杂层2051和掺杂层2052交替排列组成。每一对上下相邻的掺杂层2052与非掺杂层2051构成一组交替层2050。其中，非掺杂层2051自下而上逐渐递减，掺杂层2052厚度自下而上逐渐递增。掺杂层2052的掺杂浓度保持不变，掺杂浓度范围为5E18-1.5E19 cm—3。每一组交替层2050的总厚度保持不变，厚度范围为10nm_50nm。
[0028]N型GaN层内的掺杂均是指N型掺杂。
[0029]本实用新型优选实施方式中，非掺杂层2011、2051为非掺杂高温uGaN层。
[0030]此结构能减少位错密度，有利电流扩展，提高材料的抗静电能力，同时对低电流密度的LED芯片有利于提尚壳度；另一方面，此结构可以提尚电子浓度，从而提尚电子迁移率，降低发光电压，LED芯片电压比正常电压低3%-5%，提高了抗静电能力。
[0031 ] 本实用新型一实施方式中层40优选高温P型GaN。
[0032]在上述图1所示LED外延结构的基础上，本实用新型一实施方式中，LED外延结构还包括:生长于衬底10和N型GaN层20之间的成核层701。
[0033]其中，成核层701优选低温GaN成核层，并将TMGa作为Ga源。
[0034]在上述图1所示LED外延结构的基础上，本实用新型一实施方式中，LED外延结构还包括:生长于衬底10和GaN层20之间的氮化物缓冲层703。
[0035]氮化物缓冲层703可为GaN缓冲层或A1N缓冲层;本实用新型优选实施方式中，氮化物缓冲层703为厚度为0.5-lum间的高温GaN缓冲层；当然，在本实用新型的其他实施方式中，GaN缓冲层还可以包括高温条件下生长的高温GaN缓冲层和低温条件下生长的低温GaN缓冲层，在此不做详细赘述。
[0036]在上述图1所示LED外延结构的基础上，本实用新型一实施方式中，LED外延结构还包括:生长于P型GaN层50上的欧姆接触层60，本实用新型优选实施方式中，欧姆接触层60为P型GaN接触层，进一步的，欧姆接触层60为高压层，在此不做详细赘述。
[0037]结合图2所示，本实用新型一实施方式中，公开一种GaN基LED外延结构的制备方法，所述方法包括:
[0038]S1、提供一衬底，
[0039]S2、在所述衬底上生长N型GaN层，
[0040]S3、在所述N型GaN层上生长MQW有