CN214254447U - 一种led芯片的外延结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种LED芯片的外延结构，包括衬底层、N型氮化镓层、量子阱层、含铟的隔离层及P型氮化镓层；所述N型氮化镓层、所述量子阱层、所述隔离层及所述P型氮化镓层由靠近所述衬底层至远离所述衬底层的方向依次排布；本实用新型在量子阱层和P型氮化镓层之间加入含铟的隔离层，铟能够发挥类似表面活性剂的作用，增加材料在生长过程中的表面迁移能力，使得其下已生长完成的量子阱层中可能已经产生的V型坑得到填充从而变小甚至填平，使得V型坑的数量减小及降低V型坑的深度，从而降低了V型坑带来的量子阱层电阻值下降及错位穿透的影响，提升了LED芯片的正向抗静电能力。

Description

一种LED芯片的外延结构

技术领域

本实用新型涉及LED芯片领域，尤其涉及一种LED芯片的外延结构

背景技术

发光二极管(LED)是由Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体制成的，它的核心是PN结：N型层带有过量的电子，P型层带有过量的空穴，在正向偏压下，电子由N型层注入量子阱(MQW，Multiple Quantum Well，多量子阱)，空穴由P型层注入量子阱(MQW)。电子和空穴在量子阱(MQW)内复合，复合过程中能量以光的形式释放出来，即电能转化为光能，实现LED发光。在制作N型层和P型层的过程中，GaN薄膜在异质衬底上生长时，由于衬底和GaN之间的晶格失配和热失配，会产生大量位错，这些位错在生长量子阱时会发展成量子阱层上的V型缺陷，即V型坑，也就是V-pits。由于V型坑附近的N型层与P型层距离更近，导致耗尽层变薄，电阻值下降，电流较容易从V型坑附近通过，从而使正向ESD(抗静电能力)下降，另一方面，V型坑的底部存在位错穿透，会增加漏电几率，同样会使正向ESD下降。也就是说，V型坑的增加会导致正向ESD下降。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种LED芯片的外延结构，提升LED芯片的正向抗静电能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种LED芯片的外延结构，包括衬底层、N型氮化镓层、量子阱层、含铟的隔离层及P型氮化镓层；

所述N型氮化镓层、所述量子阱层、所述隔离层及所述P型氮化镓层由靠近所述衬底层至远离所述衬底层的方向依次排布。

进一步地，所述隔离层为非掺杂的铟镓氮层。

进一步地，还包括氮化物缓冲层，所述氮化物缓冲层位于所述衬底层及所述N型氮化镓层之间。

进一步地，还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述P型氮化镓层远离所述衬底层的一端。

进一步地，所述N型氮化镓层包括非掺杂的氮化镓。

进一步地，所述量子阱层包括氮化铟镓。

进一步地，所述衬底层为蓝宝石、硅或硅化物。

进一步地，所述氮化物缓冲层包括氮化铝。

进一步地，还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层位于所述量子阱层及所述隔离层之间。

本实用新型的有益效果在于：在量子阱层和P型氮化镓层之间加入含铟的隔离层，铟能够发挥类似表面活性剂的作用，增加材料在生长过程中的表面迁移能力，使得其下已生长完成的量子阱层中可能已经产生的V型坑得到填充从而变小甚至填平，使得V型坑的数量减小及降低V型坑的深度，从而降低了V型坑带来的量子阱层电阻值下降及错位穿透的影响，提升了LED芯片的正向抗静电能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种LED芯片的外延结构示意图；

图2为现有技术的一种LED芯片的外延结构示意图；

标号说明：

1、衬底层；2、氮化物缓冲层；3、N型氮化镓(GaN)层；4、InGaN阱层；5、电子阻挡层；6、U-InGaN层；7、P型氮化镓层；8、欧姆接触层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种LED芯片的外延结构，包括衬底层、N型氮化镓层、量子阱层、含铟的隔离层及P型氮化镓层；

所述N型氮化镓层、所述量子阱层、所述隔离层及所述P型氮化镓层由靠近所述衬底层至远离所述衬底层的方向依次排布。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在量子阱层和P型氮化镓层之间加入含铟的隔离层，铟能够发挥类似表面活性剂的作用，增加材料在生长过程中的表面迁移能力，使得其下已生长完成的量子阱层中可能已经产生的V型坑得到填充从而变小甚至填平，使得V型坑的数量减小及降低V型坑的深度，从而降低了V型坑带来的量子阱层电阻值下降及错位穿透的影响，提升了LED芯片的正向抗静电能力。

进一步地，所述隔离层为非掺杂的铟镓氮层。

由上述描述可知，以非掺杂的铟镓氮为隔离层的材料，其中的铟源在成型过程中能够起到类似表面活性剂的作用，提升氮化镓生长时的表面迁移能力，使得V型坑得到填充，起到减小或减少V型坑的作用。

进一步地，还包括氮化物缓冲层，所述氮化物缓冲层位于所述衬底层及所述N型氮化镓层之间。

由上述描述可知，在衬底层和N型氮化镓之间设置氮化物缓冲层，在氮化物缓冲层上生长N型氮化镓层，二者的成分类似，有利于N型氮化镓层的生长。

进一步地，还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述P型氮化镓层远离所述衬底层的一端。

由上述描述可知，设置欧姆接触层，在与金属接触时能够有较小的接触电阻，有利于电流的输入和输出。

进一步地，所述N型氮化镓层包括非掺杂的氮化镓。

由上述描述可知，在N型氮化镓层中加入氮化铀镓。

进一步地，所述量子阱层包括氮化铟镓。

由上述描述可知，由氮化铟镓参与构成量子阱层，氧化铟锡为直接能隙材料，能够得到高亮度的LED芯片，且发光效率高。

进一步地，所述衬底层为蓝宝石、硅或硅化物。

由上述描述可知，以蓝宝石、硅或硅化物作为衬底层，蓝宝石衬底层的生产技术成熟，且在高温中稳定性好；硅或硅化物的衬底层成本低且可以剥离。

进一步地，所述氮化物缓冲层包括氮化铝。

由上述描述可知，由氮化铝制作氮化物缓冲层，其强度高且具有和氮化镓相同的晶格结构，能够减少外延层的缺陷。

进一步地，还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层位于所述量子阱层及所述隔离层之间。

由上述描述可知，在量子阱层和隔离层之间设置电子阻挡层，提高了发光效率。

请参照图1，本实用新型的实施例一为：

一种LED芯片的外延结构，包括衬底层1、氮化物缓冲层2、N型氮化镓(GaN)层3、量子阱层4、电子阻挡层5、含铟的隔离层6、P型氮化镓层7及欧姆接触层8；

氮化物缓冲层2、N型氮化镓层3、量子阱层4、电子阻挡层(AlGaN)5、隔离层6、P型氮化镓层7及掺镁(Mg)的欧姆接触层8由靠近所述衬底层1至远离所述衬底层1的方向依次排布；

在一种可选的实施方式中，隔离层6为非掺杂的铟镓氮(U-InGaN)层；

在一种可选的实施方式中，N型氮化镓层3包括非掺杂的氮化镓(U-GaN)，通过MOCVD反应腔生长氮化铀镓及N型氮化镓；

在一种可选的实施方式中，量子阱层4包括铟镓氮(InGaN)；

在一种可选的实施方式中，衬底层1为蓝宝石(Al₂O₃)、硅或硅化物(如碳化硅SiC)；

在一种可选的实施方式中，氮化物缓冲层2包括氮化铝(AlN)，通过氮化铝溅射设备在衬底层上镀上氮化铝作为氮化物缓冲层。

综上所述，本实用新型提供的一种LED芯片的外延结构，在电子阻挡层与P型氮化镓层之间加入含铟的隔离层，其中的铟发挥了类似表面活性剂的作用，增强了GaN生长时的表面迁移能力，使得V形坑变小甚至填平，实现V型坑数量的减少，从而提升了LED芯片的正向ESD能力。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种LED芯片的外延结构，其特征在于，包括衬底层、N型氮化镓层、量子阱层、含铟的隔离层及P型氮化镓层；

所述N型氮化镓层、所述量子阱层、所述隔离层及所述P型氮化镓层由靠近所述衬底层至远离所述衬底层的方向依次排布。

2.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，所述隔离层为非掺杂的铟镓氮。

3.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，还包括氮化物缓冲层，所述氮化物缓冲层位于所述衬底层及所述N型氮化镓层之间。

4.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述P型氮化镓层远离所述衬底层的一端。

5.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，所述N型氮化镓层包括非掺杂的氮化镓。

6.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，所述量子阱层包括氮化铟镓。

7.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，所述衬底层为蓝宝石、硅或硅化物。

8.根据权利要求3所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，所述氮化物缓冲层包括氮化铝。

9.根据权利要求1所述的一种LED芯片的外延结构，其特征在于，还包括电子阻挡层，所述电子阻挡层位于所述量子阱层及所述隔离层之间。

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