ＬＥＤ外延结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种ＬＥＤ外延结构，自下而上包括：衬底层、缓冲层、不掺杂的氮化物层、ｎ型氮化物层、发光层、插入层、ｐ型氮化物层；所述插入层由不掺杂的ＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ－ｙＮ层和ｐ型ＡｌｘＩｎｙＧａ１－ｘ－ｙＮ层交替构成；其中，０≤ｘ＜０．３，０≤ｙ＜０．４，ｘ＋ｙ≤０．５。本发明专利技术还公开了所述ＬＥＤ外延结构的制造方法。本发明专利技术可以有效提高ＬＥＤ外延结构的ＥＳＤ防护性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氮化物半导体发光器件及其制造方法，特别是涉及一种LED外延 结构及其制造方法。
技术介绍
氮化物半导体发光器件的典型代表为发光二极管(LED)。传统的LED外延结构如 图1所示，由下至上包括 衬底层l，通常为蓝宝石(即氧化铝^1203)、碳化硅(SiC)或硅(Si)，厚度在300 1500iim之间; 缓冲层2，通常为氮化镓(GaN)或氮化铝(A1N)，厚度在10nm以上，例如为25nm ; 不掺杂的氮化物层3，通常为氮化镓、氮化铝镓(AlGaN)或其任意组合，厚度在 1. 5 3. 5践之间； n型氮化物层4，通常为氮化镓、氮化铝、氮化铟镓(InGaN)、氮化铟铝或氮化铝铟 镓(AlInGaN)，其中掺杂有n型杂质如硅、锗(Ge)等，厚度在1.0 3. 5iim之间； 发光层5，通常为氮化镓、氮化铟(InN)或氮化铟镓形成的多层量子阱结构 (quantum well structure)。请参阅图2，发光层5的多层量子阱结构由多层势垒层51和 势阱层52交替构成，如果将一层势垒层与一层势阱层作为一个单元，则发光层5的多层量 子阱结构通常包括4 15个单元。每个单元中，势垒层51的厚度例如是15nm，势阱层52 的厚度在2 5nm之间，例如是3nm。 p型氮化物层6，通常为氮化镓、氮化铝、氮化铟镓(InGaN)、氮化铟铝或氮化铝铟 镓(AlInGaN)，其中掺杂有p型杂质如镁(Mg)等，厚度在50nm以上，例如为150nm。 上述LED外延结构的制造工艺为 第1步，在衬底层1 (例如为蓝宝石)上淀积一层缓冲层2 (例如为氮化镓)，淀积 厚度为25nm ; 第2步，在缓冲层2上淀积一层不掺杂的氮化物层3 (例如为氮化镓)，淀积厚度为 2 li m ; 第3步，在不掺杂的氮化物层3上淀积一层n型氮化物层4 (例如为掺杂有硅的氮 化镓)，淀积厚度为3 m ; 第4步，在n型氮化物层4上淀积一层发光层5，具体而言是交替淀积势垒层51和 势阱层52。如果将淀积一层势垒层51和势阱层52作为一个周期，则需要重复该周期4 15次，才能形成发光层5。 第5步，在发光层5上淀积一层p型氮化物层6 (例如为掺杂有镁的氮化镓)，淀积厚度在lOOnm以上，淀积温度在90(TC以上，例如是950°C 。 上述第1 5步中的淀积工艺均为金属有机化学气相淀积(MOCVD)。 LED产品在生产的每一步骤，如生长外延结构、制造芯片、切割芯片、封装芯片等，都会受到静电威胁。以PN结结构为主的LED，一旦受到静电感应影响而产生感应电荷，在LED的PN结的两个电极上就会形成较高电压。当电压超过LED的最大承受值，静电电荷会 在极短的瞬间(纳秒级别)在LED的PN结的两个电极之间放电，造成LED内部导电层、发 光层漏电乃至短路。 目前防护ESD (Electrostatic discharge,静电放电)的方法主要有提高LED外 延结构的质量，在LED外延结构中增加电流分散层或者外加齐纳二极管。例如中国专利技术专 利公开说明书CN101335313(公开日2008年12月31日)公开了一种在n型氮化物层中间 插入不掺杂的氮化物层、或者在n型氮化物层和发光层之间插入不掺杂的氮化物层，所形 成的新LED外延结构相当于增加了一个电容，从而提高ESD防护性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种LED外延结构，该结构可以提高ESD防护 性能。 为解决上述技术问题，本专利技术LED外延结构自下而上包括衬底层、缓冲层、不 掺杂的氮化物层、n型氮化物层、发光层、插入层、p型氮化物层；所述插入层由不掺杂 的AlxInyGai—x—yN层和p型AlxInyGai—x—yN层交替构成；其中，0《x〈0. 3，0《y<0.4， x+y《0. 5。 上述LED外延结构的制造方法为依次在衬底层上淀积缓冲层、不掺杂的氮化物层、n型氮化物层、发光层、插入层、P型氮化物层；其中淀积插入层的工艺为 第1步，先淀积一层不掺杂的AlxInyGai—x—yN层； 第2步，再淀积一层p型AlxInyGai—x—yN层； 第3步，停止或者重复上述第1 2步； 上述第1 3步中，每次淀积的温度为550 900°C 。 本专利技术在LED外延结构在发光层(多层量子阱结构)和p型氮化物层之间增加了 一插入层，该插入层在制造时具有较低的淀积温度，从而可以阻断来自发光层或更下层的 位错向上蔓延。在该插入层之上淀积P型氮化物时，该插入层还可以阻止P型氮化物层的P 型杂质向下方的发光层扩散。由于上述两方面效果，该插入层可以帮助LED外延结构有效 改善ESD防护性能。试验发现，增加了该插入层的LED外延结构，其ESD良率到90%以上。附图说明 图1是现有的LED外延结构的示意图； 图2是图1中发光层的多层量子阱结构的示意图； 图3是本专利技术LED外延结构的示意图； 图4是图3中插入层的一种结构示意图； 图5是图3中插入层的另一种结构示意图。 图中附图标记说明 1为衬底层； 2为缓冲层； 3为不掺杂的氮化物层； 4为n型氮化物层 5为发光层； 51为势垒层； 52为势阱层； 6为p型氮化物层 7为插入层； 71为不掺杂的AlxInyGai—x—yN层； 72为p型AlxInyGai—x—yN层。具体实施例方式请参阅图3，本专利技术LED外延结构自下而上包括 衬底层l，通常为蓝宝石(即氧化铝^1203)、碳化硅(SiC)或硅(Si)，厚度在300 1500iim之间; 缓冲层2，通常为氮化镓(GaN)或氮化铝(A1N)，厚度在10nm以上，例如为25nm ; 不掺杂的氮化物层3，通常为氮化镓、氮化铝镓(AlGaN)或其任意组合，厚度在 1. 5 3. 5践之间； n型氮化物层4，通常为氮化镓、氮化铝、氮化铟镓(InGaN)、氮化铟铝或氮化铝铟 镓(AlInGaN)，其中掺杂有n型杂质如硅、锗(Ge)等，厚度在1.0 3. 5iim之间； 发光层5，通常为氮化镓、氮化铟(InN)或氮化铟镓形成的多层量子阱结构。请参 阅图2，发光层5的多层量子阱结构由多层势垒层51和势阱层52交替构成，如果将一层势 垒层与一层势阱层作为一个单元，则发光层5的多层量子阱结构通常包括4 15个单元。 每个单元中，势垒层51的厚度例如是15nm，势阱层52的厚度在2 5nm之间，例如是3nm。 插入层7，由不掺杂的AlxInyGai—x—yN层和p型AlJnyGa卜x—yN层交替构成，其中0《x< 0. 3，0《y < 0. 4， x+y《0. 5。 AlxInyGai—x—yN中掺杂的p型杂质通常是镁。 请参阅图4，插入层7包括一层位于下方的不掺杂的AlJnyG^x—yN层71以及 一层位于上方的P型AlJnyGa卜x—yN层72。这是插入层7最简单的结构。此时不掺杂的 AlxInyGai—x—yN层71和p型AlxInyGai—x—yN层72的厚度都小于lOOnm。 请参阅图5，插入层7可以是多层不掺杂的AlxInyGai—x—yN层71和多层p型 AlxInyGai—x—yN层72交替构成，不掺杂的AlxInyGai—x—yN层71与p型AlxInyGai—x—本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＬＥＤ外延结构，其特征是，自下而上包括：衬底层、缓冲层、不掺杂的氮化物层、ｎ型氮化物层、发光层、插入层、ｐ型氮化物层；所述插入层由不掺杂的Ａｌ↓［ｘ］Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎ层和ｐ型Ａｌ↓［ｘ］Ｉｎ↓［ｙ］Ｇａ↓［１－ｘ－ｙ］Ｎ层交替构成；其中，０≤ｘ＜０．３，０≤ｙ＜０．４，ｘ＋ｙ≤０．５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李淼，颜建峰，顾拓，刘善鹏，戴虹，
申请(专利权)人：上海蓝光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]