一种具有阱区掺杂的发光二极管的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种具有阱区掺杂的发光二极管，在衬底之上依次形成缓冲层、非故意掺杂GaN层、n?GaN层、有源区、电子阻挡层、p?GaN层和欧姆接触层；有源区由前量子垒、V型量子阱、后量子垒和量子阱依次周期堆叠组成，V型量子阱内掺杂，前量子垒、后量子垒、量子阱均无掺杂。本发明可以减少整个有源区的阻值，降低工作电压，提高发光效率。
【专利说明】
一种具有阱区掺杂的发光二极管
技术领域
[0001]本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种具有阱区掺杂的发光二极管。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为主要的光源得到较快发展，近年来发光二极管的利用领域迅速扩展，随着LED行业竞争越来越激烈，提高发光二极管的亮度及降低成本成为其重要方向。
[0003]现有技术中，采用多重量子讲(multiple quantum well，MQW)结构作为有源层的发光二极管，能获得较高的内量子效率。然而，多重量子阱有源层发光二极管的内量子效率有待进一步提高，如何获得更高的内量子效率也一直是发光二极管技术发展的一个热点方向。研究发现，提高发光二极管的有源区量子皇的电子阻挡效果也能有效地增加内量子效率。
[0004]为了提高量子皇的电子阻挡效果，提高发光二极管的内量子效率，本案由此产生。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种具有阱区掺杂的发光二极管，以减少整个有源区的阻值，降低工作电压，提高发光效率。
[0006]为达成上述目的，本发明的解决方案为:
一种具有阱区掺杂的发光二极管，在衬底之上依次形成缓冲层、非故意掺杂GaN层、n-GaN层、有源区、电子阻挡层、p-GaN层和欧姆接触层;有源区由前量子皇、V型量子阱、后量子皇和量子讲依次周期堆叠组成，V型量子讲内掺杂，前量子皇、后量子皇和量子讲均无掺杂。
[0007]进一步，V型量子阱为η型掺杂，掺杂浓度兰1E+18。
[0008]进一步，V型量子阱为Si掺杂。
[0009]进一步，前量子皇与后量子皇厚度相同，V型量子讲位于前量子皇与后量子皇的中间位置。
[0010]进一步，V型量子讲的厚度小于Inm0
[0011]进一步，V型量子阱的势皇高度呈现V字形状。
[0012]进一步，V型量子阱的最低势皇高度变化趋势包括势皇高度不变、势皇高度渐变且变低、势皇高度渐变且变高。
[0013]进一步，V型量子阱的禁带宽度大于量子阱。
[0014]—种具有阱区掺杂的发光二极管外延生长方法，包括以下步骤:
一，提供衬底，在衬底上由下至上依次外延缓冲层、非故意掺杂层和第一型导电层；
二，把生长温度降至800°C，在第一型导电层上生长前量子皇；
三，在前量子皇上接着外延V型量子阱，生长温度边生长边由800°C逐渐降至740°C至760°C，且掺杂量由O逐渐升高至1E+18;生长温度再由740°C至760°C升至800°C，边生长边升温，杂质掺杂量由1E+18逐渐降低至O; 四，在V型量子阱上继续外延后量子皇；
五，在后量子皇上外延量子讲；
六，重复步骤二至步骤五多个周期，外延生长构成有源区；
七，在有源区上接着由下至上依次外延电子阻挡层、第二型导电层和欧姆接触层。
[0015]进一步，V型量子阱为Si掺杂。
[0016]进一步，前量子皇与后量子皇厚度相同，V型量子讲位于前量子皇与后量子皇的中间位置。
[0017]进一步，V型量子讲的厚度小于Inm0
[0018]进一步，V型量子阱的势皇高度呈现V字形状。
[0019]进一步，V型量子阱的最低势皇高度变化趋势为势皇高度不变、势皇高度渐变且变低、势皇高度渐变且变高中的一种。
[0020]进一步，V型量子阱的禁带宽度大于量子阱的。
[0021 ] 采用上述方案后，本发明通过在量子皇的中间插入一层V型量子阱，即在前量子皇和后量子皇之间插入一层V型量子讲，在V型量子讲内掺杂，而量子皇不掺杂。米用量子皇中间插入V型量子阱，可提高量子皇的电子阻挡效果，减少有源区的电子泄漏，有效地增加有源区的复合效率。采用V型量子阱掺杂可有效减少整个有源区的阻值，降低工作电压，提高发光效率。且通过采用V型量子阱前后夹杂这两个无掺杂的量子皇，可避免外延时高温变化生长所带来的V型量子阱内的Si掺杂源扩散至量子阱形成非辐射复合中心，降低有源区的发光效率。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的结构示意图。
[0023]标号说明
有源区10前量子皇I
V型量子讲2后量子皇3
量子讲4。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
[0025]参阅图1所示，本发明揭示的一种具有阱区掺杂的发光二极管，在衬底之上依次形成缓冲层、非故意掺杂GaN层、n-GaN层、有源区、电子阻挡层、p_GaN层和欧姆接触层。
[0026]有源区10由前量子皇1、V型量子阱2、后量子皇3和量子阱4依次周期堆叠组成，V型量子阱2内掺杂。V型量子阱2为η型掺杂，掺杂浓度3 1E+18，采用高浓度掺杂可降低整个有源区10的阻值，在后续制作成芯片可有效降低发光二极管的工作电压。V型量子阱2优选为Si惨杂ο
[0027]前量子皇I和后量子皇3不掺杂。量子皇无杂质掺入的非掺材料层。一方面，米用量子皇无杂质掺入可避免生长量子皇时，杂质扩散至量子阱内形成非复合中心。另一方面，量子皇无杂质掺入可减小生长量子皇层的内应力，提高量子皇的晶体质量及其与量子阱的材料界面，使得内量子效率更好。
[0028]采用量子皇中间插入V型量子阱2，可有效提高量子皇的电子阻挡效果，增加有源区的复合效率。采用量子皇不惨，可有效减少外延的高温生长所带来的掺杂源扩散至量子阱内形成非复合中心。采用V型量子阱掺杂可有效减少整个有源区的阻值，降低工作电压，提高发光效率。
[0029]前量子皇I与后量子皇3厚度相同^型量子讲2位于前量子皇I与后量子皇3的中间位置，构成皇/V型阱/皇的结构，采用V型量子阱2设置于皇层中间区域，最大程度保障极少有杂质能通过热运动扩散至量子阱内形成非复合中心。
[0030]V型量子阱2的厚度小于lnm，V型量子阱2的厚度越薄，使得其与量子皇离应力的临界厚度越远，而且V型量子阱2与量子皇、量子阱能有效形成张压应力调应匹配，有利于整个有源区10的晶体质量的改善，但V型量子阱2的厚度如果偏薄太多，其通过与量子皇形成势皇高度差而对电子起到限制作用会减弱。
[0031]V型量子阱2的势皇高度呈现V字形状，采用V字形的势皇形状有利于外延工艺生长的实现及有效减少生长时间。V型量子阱2的V字势皇底部的高度包括势皇高度不变、势皇高度渐变变低、势皇高度渐变变高。
[0032]本发明还公开一种具有阱区掺杂的发光二极管外延生长方法，包括以下步骤:
一，提供衬底，在衬底上由下至上依次外延缓冲层、非故意掺杂层和第一型导电层；
二，把生长温度降至800°C，在第一型导电层上生长前量子皇I;
三，在前量子皇I上接着外延V型量子阱2，生长温度边生长边由800°C逐渐降至740°C至760°C，且掺杂量由O逐渐升高至1E+18;生长温度再由740°C至760°C升至800°C，边生长边升温，杂质掺杂量由1E+18逐渐降低至O;
四，在V型量子阱2上继续外延后量子皇3;
五，在后量子皇3上外延量子讲4 ；
六，重复步骤二至步骤五多个周期，外延生长构成有源区10;
七，在有源区10上接着由下至上依次外延电子阻挡层、第二型导电层和欧姆接触层。
[0033]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
【主权项】
1.一种具有阱区掺杂的发光二极管，在衬底之上依次形成缓冲层、非故意掺杂GaN层、n-GaN层、有源区、电子阻挡层、p-GaN层和欧姆接触层;其特征在于:有源区由前量子皇、V型量子讲、后量子皇和量子讲依次周期堆叠组成，V型量子讲内掺杂，前量子皇、后量子皇、量子阱均无掺杂。2.如权利要求1所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱为η型掺杂，掺杂浓度兰1Ε+18。3.如权利要求1所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱为Si掺杂。4.如权利要求1所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:前量子皇与后量子皇厚度相同，V型量子讲位于前量子皇与后量子皇的中间位置。5.如权利要求1所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱的厚度小于Inm06.如权利要求1所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱的势皇高度呈现V字形状。7.如权利要求6所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱的最低势皇高度变化趋势为势皇高度不变、势皇高度渐变且变低、势皇高度渐变且变高中的一种。8.如权利要求6所述的一种具有阱区掺杂的发光二极管，其特征在于:V型量子阱的禁带宽度大于量子阱。
【文档编号】H01L33/32GK105895768SQ201610426634
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】林志伟, 陈凯轩, 张永, 卓祥景, 姜伟, 汪洋, 童吉楚, 方天足
【申请人】厦门乾照光电股份有限公司