Mg摻雜電子阻擋層的外延片，生長(zhǎng)方法及LED結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片，生長(zhǎng)方法及LED結(jié)構(gòu)，所述的外延片從下至上依次為：襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，n型GaN層，n型AlGaN層，n型接觸層，多量子阱層，GaN壘層，在所述的GaN壘層上為AlGaN/GaN電子阻擋層，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上為低溫P型GaN層，所述的低溫P型GaN層上為摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上為高溫P型GaN層，所述的高溫P型GaN層上為P型接觸層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：提高P層向多量子阱中注入的空穴濃度；同時(shí)，增強(qiáng)電子阻擋作用，以提高出光效率，可顯著提升亮度。
【專利說明】Mg摻雜電子阻擋層的外延片，生長(zhǎng)方法及LED結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片，生長(zhǎng)方法及LED結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵基材料，包括InGaN、GaN, AlGaN合金，為直接帶隙半導(dǎo)體，且?guī)稄?.8-6.2eV連續(xù)可調(diào)，具有寬直接帶隙、強(qiáng)化學(xué)鍵、耐高溫、抗腐蝕等優(yōu)良性能，是生產(chǎn)短波長(zhǎng)高亮度發(fā)光器件、紫外光探測(cè)器和高溫高頻微電子器件的理想材料，廣泛應(yīng)用于全彩大屏幕顯示，LCD背光源、信號(hào)燈、照明等領(lǐng)域。提高氮化鎵基LED發(fā)光效率的途徑有以下兩個(gè):一、提高內(nèi)量子效率；二、提高外量子效率。目前，制約著內(nèi)量子效率的提升的一個(gè)重要因素是P層注入有源區(qū)的空穴濃度問題。因?yàn)镻層中的空穴濃度受Mg在GaN中的摻雜效率和電離效率的影響，P層Mg的摻雜濃度及空穴濃度難以實(shí)現(xiàn)較高的水平，導(dǎo)致注入有源區(qū)的空穴量較少，并且分布不均勻，主要集中分布在最后3?5個(gè)量子阱中。
[0003]公布號(hào)為CN102194939A的專利文獻(xiàn)公布了一種氮化鎵基LED外延片及其生長(zhǎng)方法，其結(jié)構(gòu)包括:襯底、氮化鎵基緩沖層、非摻雜氮化鎵層、η型氮化鎵層、多量子阱層、P型鋁鎵氮層、P型氮化鎵層和接觸層。其生長(zhǎng)方法包括:在1050?1250°C下在H2環(huán)境中高溫凈化藍(lán)寶石襯底5?10分鐘；降溫至530?560°C生長(zhǎng)20?35nm厚度的低溫氮化鎵基緩沖層；升溫至1100?1200°C生長(zhǎng)I?2.5 μ m厚度的非摻雜氮化鎵層；生長(zhǎng)1.5?3 μ m厚度的η型氮化鎵層；降溫至740?860°C，生長(zhǎng)5?15個(gè)周期的InGaN/GaN的多量子阱層；升溫至950?1080°C，生長(zhǎng)30?120nm厚度的p型鋁鎵氮層；生長(zhǎng)150?400nm厚度的p型氮化鎵層?，F(xiàn)有技術(shù)的顯著缺點(diǎn)是:結(jié)晶質(zhì)量差，后續(xù)需要生長(zhǎng)結(jié)晶質(zhì)量較好的低摻或不摻的GaN層進(jìn)行彌補(bǔ)覆蓋，覆蓋層會(huì)阻擋光的取出，制約氮化鎵基LED亮度提升，降低外量子效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片，其能夠解決生產(chǎn)實(shí)際中存在的制約氮化鎵基LED亮度提升的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片，其結(jié)構(gòu)從下至上依次為:襯底，低溫GaN緩沖層，聞溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多星子講層，GaN魚層，其特征在于:
[0007]在所述的GaN壘層上為AlGaN/GaN電子阻擋層，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上為低溫P型GaN層，所述的低溫P型GaN層上為摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上為高溫P型GaN層，所述的高溫P型GaN層上為P型接觸層。
[0008]優(yōu)選地，其中，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層為超晶格結(jié)構(gòu)，周期數(shù)為10，Mg摻雜濃度為 1E+20 ?1E+22 atom/cm3。
[0009]優(yōu)選地，其中，所述的高溫P型GaN層的厚度為30?90nm。
[0010]一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片的生長(zhǎng)方法，依次包括處理襯底，低溫GaN緩沖層，聞溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多星子講層，GaN魚層的步驟，其特征在于，還包括:
[0011]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層；
[0012]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層；
[0013]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層；
[0014]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層；
[0015]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層。
[0016]優(yōu)選地，其中，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)周期數(shù)為10，AlGaN/InGaN厚度為I?2.5nm,總厚度為20?50nm。
[0017]優(yōu)選地，其中，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層，Al摻雜濃度為5E+19?1E+20 atom/cm3 ；
[0018]所述的P型AlGaN/InGaN電子阻擋層，Al摻雜濃度為1E+20 atom/cm3 ；Mg摻雜濃度為 1E+20 ?1E+22 atom/cm3。
[0019]優(yōu)選地，其中，所述的高溫P型GaN層的厚度為30?90nm。
[0020]優(yōu)選地，其中，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層的生長(zhǎng)溫度在810?850°C ；
[0021]所述的低溫P型GaN層的生長(zhǎng)溫度在700?800°C ；
[0022]所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C ；
[0023]所述的高溫P型GaN層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C ；
[0024]所述的P型接觸層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C。
[0025]優(yōu)選地，其中，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層的厚度在8?12nm ；
[0026]所述的低溫P型GaN層的厚度在50?80nm ；
[0027]所述的P型接觸層的厚度在6?1nm。
[0028]一種LED結(jié)構(gòu)，包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的外延片，以及設(shè)置在所述外延片上的P電極和N電極，其特征在于，所述的外延片為權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的外延片。
[0029]本發(fā)明的有益效果為:
[0030]第一，通過P型AlGaN/InGaN高溫、高M(jìn)g生長(zhǎng)，將P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的濃度提高I?2數(shù)量級(jí)，提高P層向多量子阱中注入的空穴濃度；同時(shí)，多量子阱生長(zhǎng)完之后引入AlGaN/GaN超晶格生長(zhǎng)，增強(qiáng)電子阻擋作用。
[0031]第二，提高P型AlGaN/InGaN電子阻擋層中Mg的摻雜量來獲得更多的空穴，以增加P層注入有源區(qū)的空穴量，提高了空穴向多量子阱中的注入效率，減薄P型GaN層厚度，以提高出光效率，制備的外延片可提升亮度2?5個(gè)百分點(diǎn)，具有高亮度的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0033]圖1是本發(fā)明的Mg摻雜電子阻擋層的LED結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的試驗(yàn)的LED亮度試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來稱呼同一個(gè)組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮盏恼`差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。說明書后續(xù)描述為實(shí)施本申請(qǐng)的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明本申請(qǐng)的一般原則為目的，并非用以限定本申請(qǐng)的范圍。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0036]實(shí)施例1
[0037]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的Mg摻雜電子阻擋層的LED外延片從下至上依次為:襯底1，低溫GaN緩沖層2，高溫GaN緩沖層3，η型GaN層4，η型AlGaN層5，η型接觸層6，多量子阱層7，GaN壘層8，在所述的GaN壘層8上為AlGaN/GaN電子阻擋層9，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層9上為低溫P型GaN層10，所述的低溫P型GaN層10上為摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層11，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層11上為高溫P型GaN層12，所述的高溫P型GaN層12上為P型接觸層13，以及設(shè)置在所述外延片上的P電極14和N電極15。
[0038]本實(shí)施例的Mg摻雜電子阻擋層的外延片的生長(zhǎng)方法依次包括:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟，還包括:
[0039]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在810°C?850°C之間，Al濃度在1E+20 atom/cm3,總厚度8 ?12nm。
[0040]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在700°C?800°C之間，厚度在50?80nm。
[0041]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 900°C?1000°C之間，Al 濃度在 1E+20 atom/cm3，Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度 30nm ?50nm。
[0042]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在900°C?1000°C之間，厚度在40nm?80nm。
[0043]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在900°C?1000°C之間，厚度 6nm ?1nm0
[0044]優(yōu)選地，AlGaN/GaN電子阻擋層，其中Al組分對(duì)電壓及亮度都會(huì)產(chǎn)生影響，優(yōu)選Al濃度在5E+19?lE+20cnT3之間，總厚度1nm,在保證對(duì)電子的阻擋作用的情況下盡可能降低對(duì)空穴的阻擋作用，提高空穴向多量子阱結(jié)構(gòu)7中注入的效率。
[0045]優(yōu)選的，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層為超晶格結(jié)構(gòu)，周期數(shù)為10，生長(zhǎng)溫度在950°C?960°C，總厚度在 40nm ?50nm，Al 濃度在 lE+20atom/cm3，Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22atom/cm3。此結(jié)構(gòu)中Mg濃度提升I?2數(shù)量級(jí)，節(jié)省時(shí)間5分鐘左右。P型AlGaN/InGaN超晶格Mg濃度的提升使空穴濃度提升，同時(shí)總厚度只有原來總厚度的1/2，縮短空穴向多量子阱的遷移距離，更有助于空穴向量子阱區(qū)的注入。
[0046]優(yōu)選的，高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在950°C?960°C，總厚度60nm?70nm。該層厚度減薄有利于光取出，但P型AlGaN/InGaN超晶格11生長(zhǎng)完成后表面比較粗糙，高溫P型GaN層需要將表面填平后再繼續(xù)生長(zhǎng)P型接觸層13，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，高溫P型GaN層需要生長(zhǎng)60nm以上表面才比較平整。
[0047]實(shí)施例2
[0048]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0049]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在810°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8nm。
[0050]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在700°C，厚度在 50nmo
[0051]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 900°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度30nmo
[0052]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在900°C，厚度在40nm。
[0053]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在900°C，厚度6nm。
[0054]實(shí)施例3
[0055]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0056]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在850°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度12nm。
[0057]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在800°C，厚度在 80nm。
[0058]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 1000°c，Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3，總厚度50nmo
[0059]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在1000°C，厚度在80nm。
[0060]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在1000°C，厚度10nm。
[0061]實(shí)施例4
[0062]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0063]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在815°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8.5nm。
[0064]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在710°C，厚度在 55nm。
[0065]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在910°C之間，Al濃度在1E+20 atom/cm3，Mg濃度在1E+20?1E+22 atom/cm3，總厚度 32nm。
[0066]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在910°C，厚度在43nm。
[0067]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在910°C，厚度6.2nm。
[0068]實(shí)施例5
[0069]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0070]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在845°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度11.5nm。
[0071]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在792°C，厚度在 77nm。
[0072]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 990°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度47nm。
[0073]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在990°C，厚度在74nm。
[0074]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在990°C，厚度8.6nm。
[0075]實(shí)施例6
[0076]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0077]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在820°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8.2nm。
[0078]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在730°C，厚度在 59nm。
[0079]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 970°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度35nm。
[0080]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在920°C，厚度在49nm。
[0081]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在920°C，厚度6.9nm。
[0082]實(shí)施例7
[0083]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0084]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在825°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度10nm。
[0085]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在750°C，厚度在 65nm。
[0086]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在950V, Al濃度在1E+20 atom/cm3, Mg濃度在1E+20?1E+22 atom/cm3,總厚度40nmo
[0087]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度在60nm。
[0088]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度8nm。
[0089]實(shí)施例8
[0090]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0091]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在829°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度llnm。
[0092]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在754°C，厚度在 66nm。
[0093]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 954°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度41nm。
[0094]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在954°C，厚度在61nm。
[0095]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在954°C，厚度9nm。
[0096]實(shí)施例9
[0097]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0098]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在821°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度9nm。
[0099]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在745°C，厚度在 63nm。
[0100]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 945°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度39nm。
[0101]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在949°C，厚度在59nm。
[0102]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度8nm。
[0103]實(shí)施例10
[0104]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0105]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在827°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度11.2nm。
[0106]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在780°C，厚度在 66nm。
[0107]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 959°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 1E+20 ?1E+22 atom/cm3,總厚度41nm。
[0108]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在970°C，厚度在62nm。
[0109]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在955°C，厚度8.5nm。
[0110]實(shí)施例11
[0111]本實(shí)施例方法的:處理襯底,低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0112]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在810°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8nm。
[0113]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在700°C，厚度在 50nmo
[0114]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 90CTC, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+20atom/cm3,總厚度 30nm。
[0115]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在900°C，厚度在40nm。
[0116]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在900°C，厚度6nm。
[0117]實(shí)施例12
[0118]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0119]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在850°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度12nm。
[0120]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在800°C，厚度在 80nm。
[0121]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 100CTC, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+20atom/cm3,總厚度 50nm。
[0122]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在1000°C，厚度在80nm。
[0123]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在1000°C，厚度10nm。
[0124]實(shí)施例13
[0125]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0126]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在815°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8.5nm。
[0127]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在710°C，厚度在 55nm。
[0128]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在910°C之間，Al濃度在1E+20 atom/cm3, Mg濃度在1E+20 atom/cm3,總厚度32nm。
[0129]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在910°C，厚度在43nm。
[0130]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在910°C，厚度6.2nm。
[0131]實(shí)施例14
[0132]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0133]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在845°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度11.5nm。
[0134]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在792°C，厚度在 77nm。
[0135]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 99CTC, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+22atom/cm3,總厚度 47nm。
[0136]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在990°C，厚度在74nm。
[0137]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在990°C，厚度8.6nm。
[0138]實(shí)施例15
[0139]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0140]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在820°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度8.2nm。
[0141]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在730°C，厚度在 59nm。
[0142]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 97CTC, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+22atom/cm3,總厚度 35nm。
[0143]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在920°C，厚度在49nm。
[0144]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在920°C，厚度6.9nm。
[0145]實(shí)施例16
[0146]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0147]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在825°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度10nm。
[0148]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在750°C，厚度在 65nm。
[0149]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 95CTC, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+22atom/cm3,總厚度 40nm。
[0150]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度在60nm。
[0151]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度8nm。
[0152]實(shí)施例17
[0153]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0154]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在829°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度llnm。
[0155]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在754°C，厚度在 66nm。
[0156]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 954°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+21atom/cm3,總厚度 41nm。
[0157]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在954°C，厚度在61nm。
[0158]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在954 °C，厚度9nm。
[0159]實(shí)施例18
[0160]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0161]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在821°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度9nm。
[0162]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在745°C，厚度在 63nm。
[0163]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 945°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+21atom/cm3,總厚度 39nm。
[0164]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在949°C，厚度在59nm。
[0165]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在950°C，厚度8nm。
[0166]實(shí)施例19
[0167]本實(shí)施例方法的:處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟與實(shí)施例1相同，還包括:
[0168]在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層，該阻擋層為非刻意摻雜的AlGaN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)溫度在827°C，Al濃度在lE+20atom/cm3，總厚度11.2nm。
[0169]在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在780°C，厚度在 66nm。
[0170]在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)溫度在 959°C, Al 濃度在 1E+20 atom/cm3, Mg 濃度在 lE+21atom/cm3,總厚度 41nm。
[0171]在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層，生長(zhǎng)溫度在970°C，厚度在62nm。
[0172]在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層，生長(zhǎng)溫度在955°C，厚度8.5nm。
[0173]試驗(yàn)
[0174]請(qǐng)參見圖2，本發(fā)明的Mg摻雜電子阻擋層的外延片與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行亮度對(duì)比，將P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的濃度提高I?2數(shù)量級(jí)，高M(jìn)g的摻雜量來獲得更多的空穴，增加P層注入有源區(qū)的空穴量和減薄P型GaN層厚度，優(yōu)點(diǎn)是提升了亮度
[0175]本發(fā)明的有益效果為:
[0176]第一，通過P型AlGaN/InGaN高溫、高M(jìn)g生長(zhǎng)，將P型AlGaN/InGaN超晶格中Mg的濃度提高1-2數(shù)量級(jí)，提高P層向多量子阱中注入的空穴濃度；同時(shí)，多量子阱生長(zhǎng)完之后引入AlGaN/GaN超晶格生長(zhǎng)，增強(qiáng)電子阻擋作用。
[0177]第二，提高P型AlGaN/InGaN電子阻擋層中Mg的摻雜量來獲得更多的空穴，以增加P層注入有源區(qū)的空穴量，提高了空穴向多量子阱中的注入效率，減薄P型GaN層厚度，以提高出光效率，制備的外延片可提升亮度2?5個(gè)百分點(diǎn)，具有高亮度的優(yōu)點(diǎn)。
[0178]上述說明示出并描述了本申請(qǐng)的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本申請(qǐng)并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述申請(qǐng)構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍，則都應(yīng)在本申請(qǐng)所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片，其結(jié)構(gòu)從下至上依次為:襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層，其特征在于: 在所述的GaN壘層上為AlGaN/GaN電子阻擋層，所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上為低溫P型GaN層，所述的低溫P型GaN層上為摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層，所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上為高溫P型GaN層，所述的高溫P型GaN層上為P型接觸層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Mg摻雜電子阻擋層的外延片，其特征在于:所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層為超晶格結(jié)構(gòu)，周期數(shù)為10，Mg摻雜濃度為1E+20?1E+22 atom/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Mg摻雜電子阻擋層的外延片，其特征在于:所述的高溫P型GaN層的厚度為30?90nm。
4.一種Mg摻雜電子阻擋層的外延片的生長(zhǎng)方法，依次包括處理襯底，低溫GaN緩沖層，高溫GaN緩沖層，η型GaN層，η型AlGaN層，η型接觸層，多量子阱層，GaN壘層的步驟，其特征在于，還包括: 在所述的GaN壘層上生長(zhǎng)AlGaN/GaN電子阻擋層； 在所述的AlGaN/GaN電子阻擋層上生長(zhǎng)低溫P型GaN層； 在所述的低溫P型GaN層上生長(zhǎng)摻雜Mg的高濃度的AlGaN/InGaN電子阻擋層； 在所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層上生長(zhǎng)高溫P型GaN層； 在所述的高溫P型GaN層上生長(zhǎng)P型接觸層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于: 所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層，生長(zhǎng)周期數(shù)為10，AlGaN/InGaN厚度為I?2.5nm,總厚度為20?50nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于: 所述的AlGaN/GaN電子阻擋層，Al摻雜濃度為5E+19?1E+20 atom/cm3 ； 所述的P型AlGaN/InGaN電子阻擋層，Al摻雜濃度為1E+20 atom/cm3 ；Mg摻雜濃度為1E+20 ?1E+22 atom/cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于:所述的高溫P型GaN層的厚度為30 ?90nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于: 所述的AlGaN/GaN電子阻擋層的生長(zhǎng)溫度在810?850°C ； 所述的低溫P型GaN層的生長(zhǎng)溫度在700?800°C ； 所述的AlGaN/InGaN電子阻擋層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C ； 所述的高溫P型GaN層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C ； 所述的P型接觸層的生長(zhǎng)溫度在900?1000°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生長(zhǎng)方法，其特征在于: 所述的AlGaN/GaN電子阻擋層的厚度在8?12nm ； 所述的低溫P型GaN層的厚度在50?80nm ； 所述的P型接觸層的厚度在6?10nm。
10.一種LED結(jié)構(gòu)，包括襯底，設(shè)置在所述襯底上的外延片，以及設(shè)置在所述外延片上的P電極和N電極，其特征在于，所述的外延片為權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的外延片。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK104134730SQ201410407703
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】周少將, 徐迪, 盧國(guó)軍, 劉為剛 申請(qǐng)人:湘能華磊光電股份有限公司