[0038] 本发明针对现有的P型GaN欧姆接触电阻大的问题，提供一种具有P型AlInGaN 接触层的LED及其制备方法。利用P型AlInGaN接触层中In的掺杂量有规律的变化后，改 变了P型AlInGaN层的能带分布，减弱了P型AlInGaN层的价带对空穴注入时的阻挡作用， 同时不削弱其对电子的阻挡作用。利用极化效应，Mg掺杂效率得到提升，并且在P型GaN表 面形成二维电子气，以提高P型GaN表面空穴浓度。该结构在一定程度上能够改善表面粗 化。通过采用该结构，LED芯片的欧姆接触降低了 10%左右。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明具有P型AlInGaN结构接触层的LED结构示意图。
[0040] 图1中，1、衬底，2、成核层，3、缓冲层，4、N型GaN层，5、多量子阱发光层，6、P型 AlGaN层，7、P型GaN层，8、P型AlInGaN接触层。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合实施例及附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0042] 实施例1、
[0043] 参考图1，以用金属有机物化学气相沉积法在碳化硅衬底上制备具有P型AlInGaN 接触层的LED结构为例，具体包括以下步骤：
[0044] (1)碳化硅衬底1放入金属有机物化学气相沉积炉（MOCVD)设备的反应室中，在氢 气气氛下加热到1250°C，处理15分钟；
[0045] (2)在碳化硅衬底1上生长氮化铝成核层2,生长温度为750°C，厚度45nm，生长压 力为5Ombar;
[0046] (3)在氮化铝成核层2上生长非掺杂氮化镓层缓冲层3,生长温度为1KKTC，生长 厚度为2iim，生长速率为L9iim/h;
[0047] (4)在氮化镓缓冲层3上生长N型GaN层4,硅掺杂浓度为4XIOlfVcm3,厚度为 2iim，生长温度约为1005°C;
[0048] (5)在N型GaN层4上生长多量子阱发光层5,其中，势阱层为InGaN材料，势垒层 为GaN材料，生长温度为800°C，多量子阱生长周期为15 ;
[0049] (6)在多量子阱发光层5上生长P型AlGaN层，P型AlGaN层生长温度为550°C， Mg掺杂浓度 8. 5X10ls/cm3。
[0050] (7)在P型AlGaN层上生长P型GaN层6,生长温度为1000°C，Mg掺杂浓度 5. 5XIO1Vcm3 ；
[0051] (8)在P型GaN层6上生长P型AlInGaN接触层7,反应室温度为1KKTC，压力 200torr，生长时间为300s，Mg掺杂浓度为IXIO1Vcm3 ;开启Al源，Al源流量为70sccm， 时间为300s;开启Al源的同时开启In源，初始In源流量为lOsccm，In源流量每秒增加 0? 5sccm，In源通入时间300s，得到一组厚度为60nm的In组分渐变的P型AlInGaN接触 层。
[0052] 采用本发明结构的LED相比传统LED的姆接触降低了 10 %。
[0053] 实施例2、
[0054] 参考图1，以用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备具有P型AlInGaN 接触层的LED结构为例，具体包括以下步骤：
[0055] (1)蓝宝石衬底1放入金属有机物化学气相沉积炉（MOCVD)设备的反应室中，在氢 气气氛下加热到l〇〇〇°C，处理20分钟；
[0056] (2)在蓝宝石衬底1上生长铝镓氮成核层2,生长温度为600°C，厚度120nm，生长 压力为5OOtorr;
[0057] (3)在铝镓氮成核层2上生长非掺杂氮化镓层缓冲层3,生长温度为1KKTC，生长 厚度为I. 8iim，生长速率为2iim/h;
[0058] (4)在氮化镓缓冲层3上生长N型GaN层4,硅掺杂浓度为IXIO1Vcm3,厚度为 2iim，生长温度约为1250°C;
[0059] (5)在N型GaN层4上生长多量子阱发光层5,其中，势阱层为InGaN材料，势垒层 为GaN材料，生长温度为750°C，多量子阱生长周期为18 ;
[0060] (6)在多量子阱发光层5上生长P型AlGaN层，P型AlGaN层生长温度为600°C， Mg掺杂浓度 9. 8X10ls/cm3 ;
[0061] (7)在P型AlGaN层上生长P型GaN层6,生长温度为950°C，Mg掺杂浓度9XIO18/ cm3 ；
[0062] (8)在P型GaN层6上生长P型AlInGaN接触层7,反应室温度为950°C，压力 200torr，生长时间为300s，Mg掺杂浓度为I. 2XIO1Vcm3 ;开启Al源，Al源流量为70sccm， 时间为300s;通入Al源100s后，开启In源，初始In源流量为lOsccm，In源流量每秒增加 lsccm，In源通入时间200s，得到一组厚度为80nm的In组分渐变的P型AlInGaN接触层。
[0063] 采用本发明结构的LED相比传统LED的姆接触降低了 5 %。
[0064] 实施例3、
[0065] 参考图1，以用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备具有P型AlInGaN 接触层的LED结构为例，具体包括以下步骤：
[0066] (1)蓝宝石衬底1放入金属有机物化学气相沉积炉（MOCVD)设备的反应室中，在氢 气气氛下加热到1000°C，处理15分钟；
[0067] (2)在蓝宝石衬底1上生长氮化镓成核层2,生长温度为670°C，厚度600nm，生长 压力为400mbar;
[0068] (3)在氮化镓成核层2上生长非掺杂氮化镓缓冲层3,生长温度为1050°C，生长厚 度为I. 5iim，生长速率为2. 3iim/h;
[0069] (4)在氮化镓缓冲层3上生长N型GaN层4,硅掺杂浓度为3X10ls/cm3,厚度为 I. 8iim，生长温度约为1200°C;
[0070] (5)在N型GaN层4上生长多量子阱发光层5,其中，势阱层为InGaN材料，势垒层 为GaN材料，生长温度为690°C，多量子阱生长周期为6 ;
[0071] (6)在多量子阱发光层5上生长P型AlGaN层，生长温度为750°C，Mg掺杂浓度 I. 2XIO1Vcm3 ；
[0072] (7)在P型AlGaN层上生长P型GaN层6,生长温度为1150°C，Mg掺杂浓度为 4. 5XIO19/cm3 ；
[0073] (8)在P型GaN层6上生长P型AlInGaN接触层7,反应室温度为700°C，压力 200torr，生长时间为200s，Mg掺杂浓度为8. 2XIO1Vcm3 ;开启Al源，Al源流量为75sccm， 时间为200s;A1源通入50s后，开启In源，初始In源流量为25SCCm，前100s时，In源流量 每秒增加5sccm;In流量达到525sccm后，In源流量每秒减少5sccm，时间持续50s，得到一 组厚度为80nm的In组分渐变的P型AlInGaN接触层。
[0074] 采用本发明结构的LED相比传统LED的姆接触降低了10%。
【主权项】
1. 一种具有P型AlInGaN接触层的LED，其结构由下至上依次包括衬底，成核层，缓冲 层，N型GaN层，多量子阱发光层，P型结构；其中， 所述成核层是氮化镓层、氮化铝层或铝镓氮层之一； 所述缓冲层为非掺杂GaN层； 所述多量子阱发光层是由InGaN势阱层和GaN势垒层周期性交替叠加构成； 所述P型结构组成依次为P型AlGaN层、P型GaN层和P型AlInGaN接触层。2. -种权利要求1所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，包括以下步 骤： (1) 将蓝宝石或碳化硅衬底放入金属有机物化学气相沉积（MOCVD)设备的反应室中， 在氢气气氛下加热到1000-150(TC，处理5-30分钟； (2) 在处理过的蓝宝石或碳化硅衬底上生长氮化镓、氮化铝或者铝镓氮成核层； (3) 在上述成核层上生长非掺杂氮化镓缓冲层、N型GaN层以及多量子阱发光层； (4) 在上述多量子阱发光层上生长P型结构，包括P型AlGaN层、P型GaN层和P型 AlInGaN接触层；其中P型AlInGaN接触层生长时包括以下步骤： 在生长温度为200-1200°C、压力为120-800mbar的环境下，开启Al源，Al源流量为 56-104SCCm ;在Al源通入之前、同时或之后，开启In源，In源初始流量为0-800SCCm ;该层 生长时间为20-600s，Mg掺杂浓度为0.1 X IO1Vcm 3-3. 5X IO2Vcm 3 ;In源流量每秒变化量 为0. 3-100sccm，In源通入时间为20-600S，这样随着In源流量的速率不断的变化得到一 组In组分渐变的P型AlInGaN接触层。3. 根据权利要求2所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，其特征在于， 所述步骤（2)中，氮化镓成核层生长温度440-80(TC，厚度15-600nm;氮化铝和铝镓氮成核 层，生长温度600-1250°C，厚度30-200nm。4. 根据权利要求2所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，其特征在于， 所述步骤（3)中，非掺杂氮化镓层缓冲层生长温度为1000-120(TC，厚度为0. l-3iim;N型 GaN层生长温度为1000-1405°C，厚度为0. 3-2. 5 ii m ;多量子阱发光层的厚度为200-300nm， 由5-20个周期的InGaN势阱层和GaN势垒层交互叠加构成；单个周期的所述InGaN势阱层 的厚度为2-3. 5nm，单个周期的所述GaN势垒层的厚度为5-14nm。5. 根据权利要求2所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，其特征在于， 所述步骤（4)中，P型AlGaN层生长温度为500-900°C，Mg掺杂浓度3 X IOisVcm 3-8 X IO1V cm 3〇6. 根据权利要求2所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，其特征在于， 所述步骤⑷中，P型GaN层生长温度为800-120(TC，Mg掺杂浓度SXlO 1Vcm S-SXlO1V cm 3〇7. 根据权利要求2所述的一种具有P型AlInGaN接触层的LED制作方法，其特征在于， 所述步骤（4)中，P型AlInGaN接触层厚度为2-800nm。
【专利摘要】本发明涉及一种具有P型AlInGaN接触层的LED及其制备方法，其结构由下至上依次包括衬底，成核层，缓冲层，N型GaN层，多量子阱发光层，P型结构；所述P型结构组成依次为P型AlGaN层、P型GaN层和P型AlInGaN接触层。通过LED芯片中所设置的P型AlInGaN层中In的掺杂量有规律的变化后，改变了P型AlInGaN层的能带分布，减弱了P型AlInGaN层的价带对空穴注入时的阻挡作用，同时不削弱其对电子的阻挡作用。该结构在一定程度上能够改善表面粗化。通过采用该结构，LED芯片的欧姆接触能降低10％左右。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/14
【公开号】CN105023980
【申请号】CN201410182935
【发明人】逯瑶, 王成新, 曲爽
【申请人】山东浪潮华光光电子股份有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月25日