一种可增加led反向阻抗的led外延结构及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED外延技术生长领域，尤其涉及一种提高LED亮度的外延结构及制作方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED, Light Emitting D1de)具有长寿、节能、环保等优点，近年来，LED在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明等领域发挥了越来越重要的作用。但要在全彩屏显示和照明领域应用更加广泛，LED的反向阻抗有待进一步的提升。
[0003]二极管工作时一般会具有正向与反向两个方向的电流方向性，外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。而LED反向阻抗是指二极管工作于反向时的电阻，通常用反向电流为-0.5uA时的反向电压表不，符号用Vz表不。反向阻坑的大小代表了 LED的可靠性。
[0004]多量子阱有源区为LED的核心区域，通常由多组InGaN量子阱和GaN皇层交替重叠构成。InGaN量子阱层生长在GaN皇层上，由于InGaN与GaN的晶格常数相差比较大，In组分1%引起的晶格失配大于1%，在高In含量外延层中失配应力会引入V型缺陷，来弛豫由于晶格失配所引起的应变。研宄表明V型缺陷起源于穿透位错，缺陷附近均存在In组分的富集，这些缺陷会造成漏电，降低LED的阻抗。如果当LED工作在正向时，漏电较小，对电性能影响较小，但当LED工作在反向时，此时漏电的影响较大，严重影响LED的可靠性，降低LED的可靠性。
[0005]通常为保证LED的亮度，生长3-20个多量子阱的周期，当生长到一定周期的量子阱后，表面出现V型缺陷，如果继续生长多量子阱有源层，V型缺陷会继续变大，从而严重影响LED的反向阻抗；现有的专利较少考虑到此问题，都是继续生长多量子阱有源区，如专利 201410369108.8 MQW 包含 InGaN/InGaN MQW 和 InGaN/AlGaN MQW，但是只是考虑 MQW分为两段，以提高电子和空穴在量子阱中的浓度，其中一部分量子阱采用AlGaN皇层，专利201310652175.6亦如此，采用AlGaN作为皇层，从而降低器件的Droop负效应，但并没有考虑到LED的反向阻抗特性。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种可增加LED反向阻抗的LED外延结构及其制作方法。专利201410369108.8和201310652175.6都只是提到用AlGaN作为多量子阱的皇层，且是周期性重复结构，与本发明完全不同。
[0007]本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现:
一种可增加LED反向阻抗的LED外延结构，包括一衬底，所述衬底上依次生长有缓冲层、非掺的GaN层和η型GaN层、多量子阱有源层，ρ型GaN及ρ型接触层，所述多量子阱有源层由至少两段多量子阱有源层构成，所述两段多量子阱有源层之间生长有低温非掺GaN层或AlGaN层ο
[0008]优选地，所述低温范围为700-1000°C。
[0009]优选地，所述的一种可增加LED反向阻抗的LED外延结构的制备方法，包含以下步骤:
Si，在氢气气氛下高温处理衬底；
S2，在处理的衬底表面依次生长缓冲层、非掺的GaN层和η型GaN层；
S3，在η型GaN层上周期性生长多量子阱有源层；
S4,在多量子阱有源层上依次生长ρ型GaN及ρ型接触层；
所述S3中的多量子阱有源层由至少两段多量子阱有源层构成，多量子阱有源层段与段中间插入低温的非掺GaN或AlGaN层。
[0010]优选地，所述S3中多量子阱有源层生长包括如下步骤:
S31，在气氛为氮气环境下，生长厚度为1-5 nm的InGaN量子阱层，所述氮气的流量为20-70 L/min ；
S32，在气氛为氮气或氢氮混合气的气氛下，在生长完的InGaN量子讲层上，继续生长厚度为5-25 nm的GaN量子皇层；
S33，重复S31、S32以生长多量子阱有源层；
S34，关掉MO源，切换气氛为纯氢气，进行氢气刻蚀，所述氮气的流量为20-70 L/min,刻蚀时间为0-10 min ；
S35，开启MO源，生长5-25 nm厚的低温GaN层或AlGaN层；
S36，切换气氛，在气氛为氮气环境下，生长厚度为1-5 nm的InGaN量子讲层，所述氮气的流量为20-70 L/min ；
S37，在气氛为氮气或氢氮混合气的气氛下，在生长完的InGaN量子讲层上，继续生长厚度为5-25 nm的GaN量子皇层；
S38、如此重复生长InGaN量子阱层、GaN量子皇层形成多量子阱有源层。
[0011]优选地，所述S31- S38的生长条件均为温度700-1000°C，压强50-500 Torr0
[0012]本发明突出效果为:
(I)在生长完第一段多量子讲有源区后，关掉MO源，切换气氛为纯氢气，进行氢气刻蚀，氢气气氛下，V型缺陷处富集的In会发生解离，In组分降低。
[0013](2)经过大量氢气的刻蚀后，V型缺陷处的In组分降低，甚至被完全消耗，此时开启MO源，生长5-25 nm厚的低温GaN层或AlGaN层；生长温度较低，为700-1000°C，低温下，Ga原子和Al原子的迀移能力弱，可以有效地填补V型缺陷，从而增加LED的反向阻抗；在此基础上可以继续生长发光的多量子阱有源层，若温度高于1000°C，则Ga原子和Al原子的迀移能力相对较强，则对于V型缺陷的填补效果差。
[0014](3)外延片制作成10 mil*16 mil芯片后，芯片的反向阻抗增加了 100%，芯片反向5 uA电流下的反向电压从20V上升到40V。
[0015]以下便结合实施例附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
【附图说明】
[0016]图1是本实施例中的LED外延结构示意图。
[0017]其中，I为衬底，2为低温缓冲层，3为非掺GaN层，4为η型GaN层，5为第一段多量子阱，6为低温的AlGaN层，7为第二段多量子阱，8为ρ型GaN层，9为ρ型接触层。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了一种增加LED反向阻抗的LED外延结构及制作方法，本方法采用Aixtron公司的MOCVD设备进行外延生长，使用NH3、TMGa/TEGa、TMIn、TMAl分别作为N、Ga、In、Al 源。
[0019]—种增加LED反向阻抗的LED外延结构，包括衬底，缓冲层，非掺GaN层，η型GaN层，多量子阱有源层，P型GaN层和ρ型接触层；所述的多量子阱有源层由至少两段多量子阱有源层构成，多量子阱有源层段与段中间插入低温的非掺GaN或AlGaN层。一般为达到实际的发光需求，采用