提高氮化镓基LED抗静电能力的方法及氮化镓基LED结构

摘要

本发明公开了一种提高氮化镓基LED抗静电能力的方法，其通过在原有的氮化镓基LED结构的n－GaN层中插入一未掺杂的氮化镓层，或在n－GaN层和多层量子井的势垒层间加一未掺杂的氮化镓层，使在原有的氮化镓基LED结构中增加一电容，从而提高了该氮化镓基LED的抗静电能力。本发明还公开了根据上述方法制备的氮化镓基LED结构，其抗静电能力得到提高。本发明可以广泛用于半导体LED的制备中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高氮化镓基LED抗静电能力的方法。本发明还涉及一种氮化镓基LED结构。

背景技术

发光二级管(LED)作为显示元件因其工作电压低、体积小、亮度较好、发光响应快等特性被广泛应用于家电、办公设备、仪器仪表等领域作照明及指示灯用，并可在大型信息显示装置中用作字符、数字或图形显示。

氮化镓发光二级管是目前较成熟的一类半导体发光二级管，常见的氮化镓基发光二极管结构为(见图1)：发光二极管100包括：在衬底101上依次淀积缓冲层102；不掺杂的氮化镓层103；n型导电的氮化镓层104；多层量子井结构105；p型导电的氮化铝镓层106、p型导电的氮化镓层107；接触层108；接触层108上的p电极109及在n型导电的氮化镓层204上的n电极110。

静电损坏是目前氮化镓基发光二极管中存在的一个主要问题，在制备LED环境中存在的静电和操作者身上带的静电都有可能对器件造成永久的损坏，故氮化镓基发光二极管的制造商们一直在努力寻求解决静电问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高氮化镓基LED抗静电能力的方法。本发明还要提供一种抗静电能力强的氮化镓基LED结构。

为解决上述技术问题，本发明的提高氮化镓基LED抗静电能力的方法，该方法在n型导电氮化镓层淀积完成后，接着淀积一未掺杂氮化镓层，再淀积一n型导电氮化镓层，之后按常规的顺序制备外延片，加一未掺杂的氮化镓层作为静电缓冲层。

按照上述方法制备的氮化镓基LED结构为：在衬底上，从下往上依次为缓冲层、未掺杂氮化镓层、n型导电氮化镓层、第二层未掺杂氮化镓层、第二层n型导电氮化镓层、多层量子井、p型导电氮化铝镓层、p型导电氮化镓层、接触层和其上的p电极，以及n型导电氮化镓层上的n电极。

按照上述方法制备的氮化镓基LED结构为：在衬底上，从下往上依次为缓冲层、未掺杂氮化镓层、n型导电氮化镓层、第二层未掺杂氮化镓层、多层量子井、p型导电氮化铝镓层、p型导电氮化镓层、接触层和其上的p电极，以及n型导电氮化镓层上的n电极。

本发明的方法制备的一种结构在n型导电氮化镓层中间加一未掺杂氮化镓层，因未掺杂氮化镓层其电阻率为1.5～0.1Ωcm，为一半导电层，而n型导电氮化镓层的电阻率为1×10^-4～1×10^-2Ωcm之间，故这三个材料层相当于在氮化镓LED结构中增加一电容，其具有存储电荷的能力，从而提高了LED芯片的抗静电击穿能力。同样地，本发明的另一种结构在n型导电氮化镓层和多层量子井结构的势垒层，因势垒层的电阻率在1×10^-3～5×10^-2Ωcm之间，那么n型导电氮化镓层、未掺杂氮化镓层和多层量子井结构的势垒层这三层材料同样是组成了一个电容，故同样能提高LED芯片的抗静电击穿能力。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是常见的氮化镓基LED的结构示意图；

图2是本发明的实施例一氮化镓基LED结构示意图；

具体实施方式

图2为采用本发明的氮化镓基LED200，其在衬底201上依次淀积缓冲层202、未掺杂的氮化镓层203、n型导电的氮化镓层204、第二层未掺杂的氮化镓层205、第二层n型导电的氮化镓层206、多层量子井207、p型导电的氮化铝镓层208、p型导电的氮化镓层209、接触层210、接触层210上的电极211及在n型导电的氮化镓层204上的电极212其中第二层未掺杂氮化镓层205作为静电缓冲层。

衬底201选用制备发光二级管常用的绝缘材料蓝宝石圆片(Al₂O₃)；作缓冲层的氮化镓层的生长温度为530℃，厚度可为未掺杂氮化镓层203的厚度可为2微米；n型导电的氮化镓层204可为3微米厚；第二层未掺杂的氮化镓层205，其淀积工艺与未掺杂氮化镓层203相同，厚度可为10～第二层n型导电的氮化镓层206的淀积工艺与氮化镓层204同，其厚度可为0～0.5um之间；多层量子井207，为氮化镓基LED的发光区域，是约厚的势垒层(也为氮化镓材料)和约厚的势井层(well)为一个周期相交替淀积的结构，可淀积4-15个周期，在具体淀积工艺中都可使用N₂作为载气；p型导电的氮化铝镓层208，作载流子阻挡层，约为厚，其生长温度为950℃左右；p型导电的氮化镓层209的厚度可为生长温度约为900℃；接触层210的厚度可为生长温度约为800℃。

在人体模式下(human body model)ESD测试中，1000V的测试电压下，本发明的氮化镓基LED结构通过率(即不被击穿)为90％，而原来的氮化镓基LED结构通过率仅为30％左右。