本發(fā)明涉及半導體,具體涉及一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術:
1、led器件在實際應用中易受電過應力(eos)損傷,導致漏電增大、光效下降甚至永久失效。傳統(tǒng)解決方案通常通過優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、增加保護電路或改進材料摻雜工藝來緩解eos問題,但這些方法存在工藝復雜、成本高或效果有限的不足。
2、現(xiàn)有l(wèi)ed外延結(jié)構(gòu)通常由襯底、緩沖層、ngan層、mqw有源層
3、和pgan層組成(如圖1所示)。鮮有針對eos性能的提升的研究。
4、傳統(tǒng)的led外延結(jié)構(gòu)缺乏有效的電流限制機制,難以抑制瞬態(tài)電流峰值?,F(xiàn)有的電流限制層設計(如高阻gan層)往往會導致器件電阻增加,影響發(fā)光效率,缺乏對熱管理和電流均勻性的綜合考慮,導致器件可靠性不足。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術不足,本發(fā)明提出了一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu)及其制備方法,以提升抗eos能力。
2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術方案:
3、一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),包括襯底,在襯底上依次生長緩沖層、非摻雜ugan層、高阻sic過渡層、n型gan層;sic/aln/algan超晶格層、多量子阱有源層、p型algan層、p型gan層。
4、優(yōu)選地,所述襯底為藍寶石、sic或si。
5、優(yōu)選地,所述緩沖層為低溫aln或gan。
6、優(yōu)選地,所述高阻sic過渡層厚度15?nm。
7、優(yōu)選地,所述超晶格層中sic層厚度1-5?nm、aln層厚度1-3?nm、algan層厚度3-10nm;超晶格層總厚度:50-300?nm。
8、進一步地,所述sic/aln/algan超晶格層周期數(shù)為5-30周期。
9、優(yōu)選地,所述sic/aln/algan超晶格層周期數(shù)為10-20周期。
10、一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu)制備方法,具體包括以下步驟:
11、步驟一:提供襯底;
12、步驟二:在襯底上依次生長緩沖層、非摻雜ugan層;
13、步驟三:在非摻雜ugan層上生長高阻sic過渡層;生長溫度控制為800-1000℃,壓力200-500?torr,摻雜濃度:sic層摻雜碳或硅,濃度1e18-5e19?cm?3;
14、步驟四:在高阻sic過渡層上生長n型gan層;
15、步驟五:在n型gan層上生長sic/aln/algan超晶格層;sic層摻雜碳或硅,濃度1e18-5e19?cm?3;algan層摻硅或鎂,濃度5e17-1e19?cm?3;生長溫度控制為900-1100℃,壓力200-500?torr;通過調(diào)節(jié)al源、ga源、nh3及sih4流量實現(xiàn)各層組分精確控制;
16、步驟六:在sic/aln/algan超晶格層上依次生長多量子阱有源層、p型algan層、p型gan層。
17、與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具有如下有益效果:
18、本發(fā)明在ngan層下方插入高阻sic過渡層,在電流路徑中引入高阻區(qū)域,從而限制電流峰值;在mqw層下方插入sic/aln/algan超晶格層,通過超晶格結(jié)構(gòu)的應力緩沖效應和界面優(yōu)化特性,有效抑制瞬態(tài)電流峰值,提高電流分布的均勻性,顯著提升led的抗eos能力,同時降低缺陷密度,改善器件可靠性。
1.一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),包括襯底,其特征在于:在襯底上依次生長緩沖層、非摻雜ugan層、高阻sic過渡層、n型gan層;sic/aln/algan超晶格層、多量子阱有源層、p型algan層、p型gan層。
2.如權利要求1所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述襯底為藍寶石、sic或si。
3.如權利要求1所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述緩沖層為低溫aln或gan。
4.如權利要求1所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述高阻sic過渡層厚度15?nm。
5.如權利要求1或4所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述超晶格層中sic層厚度1-5?nm、aln層厚度1-3?nm、algan層厚度3-10?nm;超晶格層總厚度:50-300nm。
6.如權利要求5所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述sic/aln/algan超晶格層周期數(shù)為5-30周期。
7.如權利要求6所述的一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu),其特征在于:所述sic/aln/algan超晶格層周期數(shù)為10-20周期。
8.一種抗eos高性能led外延結(jié)構(gòu)制備方法,具體包括以下步驟: