一种新型GaN基LED结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种新型GaN基LED结构，包括高温掺杂Mg的p型GaN层，和掺杂Si的n型GaN层，所述掺杂Si的n型GaN层在所述高温掺杂Mg的p型GaN层之上，还包括高掺杂Mg的p+-GaN层，和高掺杂Si的n+型GaN层，高温生长p型GaN外延层可以显著提高其晶体质量及其中Mg的活化率以及空穴浓度和迁移率，避免了在量子阱(MQW)有源区上高温生长p型GaN外延层对量子阱的破坏；在n+-GaN层中的Si原子可以有效地抑制GaN外延层的点缺陷的形成和发光淬灭现象，p+-GaN层有助于提高空穴电流的注入效率并降低工作电流,可以同时提高晶体质量和发光效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种新型GaN基LED结构，包括高温掺杂Mg的p型GaN层，和掺杂Si的n型GaN层，所述掺杂Si的n型GaN层在所述高温掺杂Mg的p型GaN层之上，还包括高掺杂Mg的p+-GaN层，和高掺杂Si的n+型GaN层，高温生长p型GaN外延层可以显著提高其晶体质量及其中Mg的活化率以及空穴浓度和迁移率，避免了在量子阱(MQW)有源区上高温生长p型GaN外延层对量子阱的破坏；在n+-GaN层中的Si原子可以有效地抑制GaN外延层的点缺陷的形成和发光淬灭现象，p+-GaN层有助于提高空穴电流的注入效率并降低工作电流,可以同时提高晶体质量和发光效率。【专利说明】一种新型GaN基LED结构
本技术涉及一种新型GaN基LED结构，属于半导体光电子器件的制备领域。
技术介绍
氮化镓(GaN)基发光二极管(LED)在全色显示和固态照明等诸多领域得到了广泛的应用，这都取决于掺杂Mg的ρ型GaN的生长得以了实现，高亮度蓝光和绿光LED的生产已经成为现实，并在商业应用上的地位显得越来越重要。LED的最初的基本结构就是一个同质的PN结，为了提高发光的效率，后来在PN结的中间加上了多层的量子阱结构，即multiplequantum Well(MQff)0目前的LED结构生长都是先生长η型的GaN,接着生长中间的量子讲(MQW)结构，再生长ρ型的GaN层，即η型-GaN/MQW/p型-GaN结构LED，这就是商业上应用的蓝、绿光LED的基本结构。如中国专利201080019516就是采用这种η型-GaN/MQW/p型-GaN。主要原因在于:1.η型GaN外延层的晶体质量通常要好于ρ型GaN外延层，所以在η型GaN层上能获得高质量的MQW有源区；2.η型-GaN中掺杂的Si施主(表示贡献电子的原子)很容易被激活，η型-GaN的电导率远高于ρ型-GaN的电导率，因此在η型-GaN/MQW/p型-GaN结构的LED中可以实现高电流扩展和低工作电压。在高掺杂Si的n+型GaN上生长粗糙的掺杂Mg的ρ型隧穿层，然后再依次生长ρ型GaN，Mg和Si共掺杂中间层，MQW有源区和η型GaN可以制作出工作电压在3.5伏的ρ型-GaN/MQW/n型-GaN结构LED，其中引入Mg和Si共掺杂中间层可以显著地提高MQW有源区的晶体质量和发光效率，引入高掺杂η型GaN和掺杂Mg的ρ型隧穿层是为了有效地降低工作电压。由于Mg在ρ型GaN外延层中的活化能很高，低温生长的掺杂Mg的ρ型GaN的晶体质量不够高，载流子浓度低，电阻率很高，所以需要新的器件结构和生长方法来提高LED的性能。如中国专利201080019516所述，目前商业上应用的LED的基本的结构就是先η型GaN,中间生长多层量子阱结构(MQW)，再生长ρ型GaN层。虽然GaN基LED已经得到了广泛的应用，但其性能仍有待进一步提高，比如说降低工作电压、提高发光效率和亮度以及产品可靠性等关键问题。在GaN外延层中掺杂Mg作为受主，即生长高质量的ρ型GaN层一直是整个LED结构中需要攻克的难题，主要体现在如何得到高的空穴浓度和迁移率。一方面，GaN外延层中Mg的活化需要较高的生长温度，然而高温生长ρ型GaN会严重影响中间多层量子阱(MQW)的质量，尤其是InGaN量子阱中In (铟)原子向GaN势垒层扩散会破坏多层量子阱的晶体质量和量子效应，从而影响了整个LED的发光效率；另一方面，如果P型GaN层中Mg的活化效率不高，会影响到整个LED的工作电压。
技术实现思路
为此，本技术所要解决的技术问题在于现有技术中GaN基LED发光效率不高、工作电压高的问题，从而提出一种新型的GaN基LED结构。为解决上述技术问题，本技术首先提供一种GaN基LED结构，包括掺杂Mg的ρ型GaN层，和掺杂Si的η型GaN层，所述掺杂Mg的ρ型GaN层在掺杂Si的η型GaN层下方。所述GaN基LED结构还包括高掺杂Mg的P+-GaN层，和高掺杂Si的η.型GaN层，所述高温掺杂Mg的ρ型GaN层在所述高掺杂Mg的P+-GaN层上方，所述高掺杂Mg的P+-GaN层在高掺杂Si的η+型GaN层上方。具体的说，所述GaN基LED结构从下往上依次包括:图形化蓝宝石衬底，20_30nm不掺杂的GaN缓冲层，2000-2500nm不掺杂的GaN缓冲层，3000nm掺杂Si的η型GaN，20至40nm高惨杂Si的η+型GaN, 20至40nm高惨杂Mg的p+型GaN, 1000至1500nm惨杂Mg的P型GaN，2-4周期InxGai_xN/GaN浅MQW，InyGai_yN/GaN MQff有源区的量子阱层(其中y大于X)，GaN势垒层，掺杂Si的η型GaN层，和掺杂Si的InGaN欧姆接触层。本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:1，由于在中高温生长ρ型GaN外延层可以显著提高其晶体质量及其中Mg的活化率以及空穴浓度和迁移率；2，避免了在量子阱(MQW)有源区上高温生长P型GaN外延层对量子阱的破坏；3，在n+-GaN层中的Si原子可以有效地抑制GaN外延层的点缺陷的形成和发光淬灭现象，P+-GaN层有助于提高空穴电流的注入效率并降低工作电流，因此在P+-GaN层和n+-GaN层生长GaN基LED，可以同时提高晶体质量和发光效率。【专利附图】【附图说明】为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本技术的具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1是现有技术中GaN型LED结构；图2是本技术所述的新型GaN基LED结构示意图；【具体实施方式】根据本技术的一个实施例，图2是本技术所述的新型GaN基LED结构，从下往上依次包括:氢气氛围中处理图形化蓝宝石衬底，20-30nm不掺杂的GaN缓冲层，2000-2500nm不掺杂的GaN缓冲层，3000nm掺杂Si的η型GaN，20至40nm高掺杂Si的n+型GaN, 20至40nm高惨杂Mg的p+型GaN, 1000至1500nm惨杂Mg的ρ型GaN, 2-4周期InxGai_xN/GaN浅MQW，InyGai_yN/GaN MQff有源区的量子阱层(其中y大于x)，GaN势垒层，掺杂Si的η型GaN层，和掺杂Si的InGaN欧姆接触层。本技术的技术方案中，高温生长ρ型GaN外延层可以显著提高其晶体质量及其中Mg的活化率以及空穴浓度和迁移率，避免了在量子阱(MQW)有源区上高温生长ρ型GaN外延层对量子阱的破坏，在n+-GaN层中的Si原子可以有效地抑制GaN外延层的点缺陷的形成和发光淬灭现象，P+-GaN层有助于提高空穴电流的注入效率并降低工作电流，因此在P+-GaN层和n+-GaN层生长GaN基LED，可以同时提高晶体质量和发光效率。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。【权利要求】1.一种GaN基LED结构，包括高温掺杂Mg的p型GaN层，和掺杂Si的η本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基LED结构，包括高温掺杂Mg的p型GaN层，和掺杂Si的n型GaN层，其特征在于，所述掺杂Si的n型GaN层在所述高温掺杂Mg的p型GaN层之上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓杰，李晓东，
申请(专利权)人：苏州矩阵光电有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32