一种具有高抗静电能力的LED外延片的制作方法

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种LED外延片。
背景技术：
：近年来,GaN基发光二极管已经成功实现商业化并在交通信号灯、全色彩显示、液晶显示屏背光、白光照明LED等很多领域内得到广泛应用。随着应用领域的不断扩大，对器件的可靠性要求不断提高，而由于LED产品生产过程会多次受到静电作用,GaN基LED经常受到静电放电而造成的损害，会导致器件性能降低，使用寿命减少甚至完全破坏。因此，提高发光二极管的抗静电放电放电性能，对器件的可靠性有着重要影响。现有技术有通过n层GaN中插入超晶格结构以减少位错密度，提高晶体质量来提高抗击ESD能力的方法，但是通常也会使正向电压也随之升高。技术实现要素：本发明的目的是提供一种具有高抗静电能力的LED外延片，以提高LED器件的抗静电能力。为了实现上述目的，本发明采用以下技术手段：一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括衬底，以及在衬底上依次层叠生长的缓冲层，u型GaN层、n型GaN层，量子阱层以及p型GaN层，n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层，p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层。优选的，n型浓度变化层掺杂浓度增加分成N1次实行，N1大于1。优选的，n型浓度变化层掺杂浓度降低分成N2次实行，N2大于1。优选的，n型浓度变化层中Si掺杂浓度最高为1×1018cm-3～5×1018cm-3,Si掺杂浓度最低为1×1017cm-3～5×1017cm-3。优选的，n型GaN层还包括掺杂浓度不变的低掺GaN层以及低掺AlGaN层，在n型浓度变化层之前依次形成。优选的，n型GaN层与量子阱层之间插入InxGa1-xN/GaN超晶格层，x＝0.01～0.05。优选的，p型浓度变化层掺杂浓度增加分成M1次实行，M1大于1。优选的，p型浓度变化层掺杂浓度降低分成M2次实行，M2大于1。优选的，p型浓度变化层中Mg掺杂浓度最高为5×1019cm-3～1×1020cm-3,Mg掺杂浓度最低为1×1019cm-3～5×1019cm-3。优选的，p型GaN层还包括低温GaN层以及AlzGa1-zN电子阻挡层，z＝0.2～0.3,在p型浓度变化层之前依次形成。相对于现有技术，本发明具有以下优点：n型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层。开始掺杂浓度低，能与底层材料实现更好得晶格匹配；掺杂浓度增加后的降低，使得电阻变大，提高载流子横向扩展能力，进而增强抗静电能力，同时正常工作时电子横向扩展也使得电流分部更加均匀，有利于发光面积的增加，即有利于提高发光效率；掺杂浓度降低后又增加，一方面提供充足的电子进入量子阱进行电子空穴复合发光，另一方面随掺杂浓度的变化电阻增加后减少，形成了类似电容的结构，增大LED内部电容，进一步增强抗静电能力。p型GaN层包括掺杂浓度先增加然后降低的p型浓度变化层。与n型GaN层类似，开始掺杂浓度低，能与底层材料实现更好得晶格匹配；之后掺杂浓度增加，提供充足的空穴进入量子阱进行电子空穴复合发光，同时从p型GaN层向量子阱层方向看，电阻增大，提高载流子横向扩展能力，增强抗静电能力，同时正常工作时空穴从p型GaN层流向量子阱层，空穴横向扩展也有利于提高发光效率；掺杂浓度降低后又增加；与n型GaN层类似，形成了类似电容的结构，增大LED内部电容，进一步增强抗静电能力。附图说明图1为本发明的结构示意图。具体实施方式下面结合附图以及实施例对本发明进行介绍，实施例仅限于对本发明进行解释，不对本发明进行任何限制。实施例1见图1所示，一种具有高抗静电能力的LED外延片，包括蓝宝石衬底100，以及在蓝宝石衬底100上依次层叠生长的GaN缓冲层200，u型GaN层300、n型GaN层400，量子阱层500以及p型GaN层600。n型GaN层400包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的n型浓度变化层410，n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到5×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3，最后再增加到5×1018cm-3。在n型浓度变化层410之前依次形成掺杂浓度不变的低掺GaN层430以及低掺AlGaN层420，低掺掺杂浓度1×1017cm-3，低掺GaN层430与底层更好地晶格匹配，低掺AlGaN层420势垒高度大，增强电子横向迁移率，提高抗静电能力。n型GaN层与量子阱层之间插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格层700，释放底层生长过程中产生的应力。p型GaN层600包括掺杂浓度先增加然后降低最后再增加的p型浓度变化层610，p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3，然后降低到1×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3。在p型浓度变化层610之前依次形成低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620，低温GaN层630防止Mg进入量子阱，对量子阱造成破坏，Al0.2Ga0.8N电子阻挡层阻挡电子进入p型GaN内与空穴复合，增加量子阱内空穴浓度，同时使电子更多的留在量子阱内，增加电子空穴对在量子阱内的复合效率。实施例2n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，其他结构与实施例1相同。n型浓度变化层掺杂浓度增加或减少分成多次实行，能更好地实现晶格匹配的过渡，同时更好的提高载流子横向扩展能力。实施例3p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他结构与实施例1相同。p型浓度变化层掺杂浓度增加或减少分成多次实行，能更好地实现晶格匹配的过渡，同时更好的提高载流子横向扩展能力。实施例4n型浓度变化层410开始浓度1×1017cm-3，之后增加到1×1018cm-3，之后增加到5×1018cm-3；然后降低到1×1018cm-3，然后降低到1×1017cm-3；再增加到1×1018cm-3，最后再增加到5×1018cm-3，p型浓度变化层610开始浓度1×1019cm-3，之后增加到5×1019cm-3，之后增加到1×1020cm-3；然后降低到5×1019cm-3，然后降低到1×1019cm-3；再增加到5×1019cm-3，最后再增加到1×1020cm-3，其他结构与实施例1相同。实施例5实施例5作为对比例，一种LED外延片，包括蓝宝石衬底100，以及在蓝宝石衬底100上依次层叠生长的GaN缓冲层200，u型GaN层300、n型GaN层400，量子阱层500以及p型GaN层600。n型GaN层400包括掺杂浓度不变的低掺GaN层430以及低掺AlGaN层420，低掺掺杂浓度1×1017cm-3，以及高掺GaN层(相对于本发明n型浓度变化层410)，高掺掺杂浓度1×1018cm-3，n型GaN层与量子阱层之间插入In0.05Ga0.95N/GaN超晶格层700。p型GaN层600包括低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620以及高温GaN层(相对于本发明p型浓度变化层610)，其中，低温GaN层630以及Al0.2Ga0.8N电子阻挡层620掺杂浓度低，为1×1019cm-3，高温GaN层掺杂浓度高，为5×1019cm-3。将各实施例外延片经过相同芯片加工工艺后，在--2000V下平均ESD良率如下表所示，由此可知，本发明实施例ESD良率显著提高。实施例各实施例-2000V下ESD良率实施190.5％实施292.7％实施393.3％实施494.8％实施5(对比例)82.3％当前第1页1 2 3