本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其是涉及一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)及發(fā)光二極管。

背景技術(shù)：

1、發(fā)光二極管(light?emitting?diode，簡稱led)，可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，是一種發(fā)光器件，通過電子與空穴復(fù)合釋放能量發(fā)光，其在照明、顯示器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。外延片作為led的核心部分，受到諸多的關(guān)注和研究。目前常用的外延片的結(jié)構(gòu)包括：襯底、n型gan半導(dǎo)體層、含in多量子阱層和p型gan半導(dǎo)體層。

2、含in多量子阱層通常包括三組交替堆疊的多個壘層與多個阱層，具體包括靠近n型gan半導(dǎo)體層的為低in多量子阱層，靠近p型gan半導(dǎo)體層的為高in多量子阱層，以及位于低in多量子阱層和高in多量子阱層之間的中in多量子阱層。其中低in多量子阱層作為應(yīng)力釋放層，利用低in組分的ingan淺阱層與gan淺壘層的晶格匹配較好的特點來緩解外延結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力；中in多量子阱層作為第二過渡層，連接低in多量子阱層和高in多量子阱層，使應(yīng)力逐步緩解；高in多量子阱層為發(fā)光層。

3、上述含in多量子阱層的設(shè)置存在以下問題：

4、(1)低in組分的ingan淺阱層與gan淺壘層之間的晶格失配度，雖然相較于高in組分的ingan阱層與gan壘層的失配度較?。坏?，作為異質(zhì)結(jié)構(gòu)的ingan/gan之間的晶格失配無法完全消除；晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致材料生長質(zhì)量變差；

5、(2)gan摻in會引入v型缺陷；雖然v型缺陷的存在有利于空穴傳輸，但是在多量子阱發(fā)光層開始生長前就引入v型缺陷極易導(dǎo)致空穴往底層傳輸，從而產(chǎn)生漏電，影響發(fā)光亮度。

6、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的在于提供發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的ingan/gan應(yīng)力釋放層易漏電，發(fā)光效率低等技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供發(fā)光二極管。

3、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，包括：

5、襯底，以及依次設(shè)置于所述襯底上的n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層、多量子阱層和p型半導(dǎo)體層；

6、在沿所述n型半導(dǎo)體層至所述p型半導(dǎo)體層的方向上，所述應(yīng)力釋放層與所述多量子阱層的c元素和in元素的摻雜濃度的分布曲線分別為c元素濃度曲線和in元素濃度曲線；

7、所述in元素濃度曲線包括靠近所述n型半導(dǎo)體層的in單調(diào)上升曲線以及與所述in單調(diào)上升曲線頂端相連的靠近所述p型半導(dǎo)體層的in振蕩曲線；

8、所述c元素濃度曲線中，與所述in振蕩曲線對應(yīng)的位置的c元素摻雜濃度低于與所述in單調(diào)上升曲線對應(yīng)的位置的c元素摻雜濃度；

9、在沿所述n型半導(dǎo)體層至所述p型半導(dǎo)體層的方向上，所述p型半導(dǎo)體層至少按序包含第一p型半導(dǎo)體子層和第二p型半導(dǎo)體子層，所述第一p型半導(dǎo)體子層中的c元素的含量高于所述第二p型半導(dǎo)體子層中的c元素含量。

10、本發(fā)明的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，通過采用應(yīng)力調(diào)制的gan結(jié)構(gòu)，取代ingan/gan結(jié)構(gòu)，沒有異質(zhì)結(jié)構(gòu)間晶格失配的應(yīng)力，材料生長質(zhì)量得到了明顯改善；并且，所述應(yīng)力釋放層中in含量低，使靠近n型半導(dǎo)體附近的v型缺陷大幅減少，從而減少經(jīng)由v型缺陷向底層傳輸?shù)目昭?，減少漏電；由此，改善了傳統(tǒng)的ingan/gan應(yīng)力釋放層生長質(zhì)量差，易漏電的問題，大幅度提高產(chǎn)品的發(fā)光效率。

11、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一p型半導(dǎo)體子層中的c元素的最高含量與所述第二p型半導(dǎo)體子層中的c元素的最低含量的比值≥3，進一步為3.5～5。

12、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一p型半導(dǎo)體子層中的c元素含量和所述第二p型半導(dǎo)體子層中的c元素含量均高于所述多量子阱層中的c元素含量。

13、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一p型半導(dǎo)體子層和所述第二p型半導(dǎo)體子層中均摻雜有in元素。

14、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述c元素濃度曲線呈現(xiàn)近似幾字型，包括靠近所述n型半導(dǎo)體層的第一c平滑曲線、靠近所述p型半導(dǎo)體層的第二c平滑曲線，以及位于所述第一c平滑曲線和所述第二c平滑曲線之間的第三c平滑曲線；所述第三c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度高于所述第一c平滑曲線和第二c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度。

15、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述in振蕩曲線與所述第二c平滑曲線相對應(yīng)；所述in單調(diào)上升曲線對應(yīng)部分所述第三c平滑曲線。

16、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度高于所述第二c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度?；蛘撸龅诙平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度在所述第一c平滑曲線和第三c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度之間。

17、在本發(fā)明的具體實施方式中，c元素在所述p型半導(dǎo)體層中的摻雜濃度的分布曲線中至少有一個波峰一個波谷。

18、在本發(fā)明的具體實施方式中，in元素在所述p型半導(dǎo)體層中的摻雜濃度的分布曲線至少有兩個波峰。

19、在本發(fā)明的具體實施方式中，定義從所述襯底至所述p型半導(dǎo)體層的方向為第一方向，沿所述第一方向上，所述第三c平滑曲線呈現(xiàn)兩端高中間低的分布趨勢；

20、或者，沿所述第一方向上，所述第三c平滑曲線呈現(xiàn)兩端低中間高的分布趨勢；

21、或者，沿所述第一方向上，所述第三c平滑曲線呈現(xiàn)逐漸降低的分布趨勢；

22、或者，沿所述第一方向上，所述第三c平滑曲線呈現(xiàn)逐漸升高的分布趨勢；

23、或者，沿所述第一方向上，所述第三c平滑曲線呈現(xiàn)波動的分布趨勢；所述波動包括至少一個波谷。

24、在本發(fā)明的具體實施方式中，在沿所述n型半導(dǎo)體層至所述p型半導(dǎo)體層的方向上，所述應(yīng)力釋放層與所述多量子阱層的n型雜質(zhì)的摻雜濃度的分布曲線為n型雜質(zhì)濃度曲線；所述n型雜質(zhì)濃度曲線與所述c元素濃度曲線的輪廓變化趨勢大致相同。

25、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述n型雜質(zhì)包括si元素。

26、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述n型雜質(zhì)濃度曲線包括靠近所述n型半導(dǎo)體層的第一n平滑曲線、靠近所述p型半導(dǎo)體層的第二n平滑曲線，以及位于所述第一n平滑曲線和所述第二n平滑曲線之間的第三n平滑曲線；所述第三n平滑曲線對應(yīng)的n型雜質(zhì)摻雜濃度高于第一n平滑曲線和第二n平滑曲線對應(yīng)的n型雜質(zhì)摻雜濃度。

27、在本發(fā)明的具體實施方式中，定義從所述襯底至所述p型半導(dǎo)體層的方向為第一方向，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲線輪廓呈現(xiàn)兩端高中間低的分布趨勢；

28、或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲線輪廓呈現(xiàn)逐漸降低的分布趨勢；

29、或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲線輪廓呈現(xiàn)逐漸升高的分布趨勢；

30、或者，沿所述第一方向上，所述第三n平滑曲線輪廓呈現(xiàn)波動的分布趨勢；所述波動包括至少一個波谷。

31、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一c平滑曲線與所述第三c平滑曲線之間具有c單調(diào)上升曲線，所述第三c平滑曲線與所述第二c平滑曲線之間具有c單調(diào)下降曲線。

32、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述in振蕩曲線由第一振蕩曲線和第二振蕩曲線組成；所述第一振蕩曲線和所述第二振蕩曲線的振幅不同。

33、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述in振蕩曲線對應(yīng)所述第二c平滑曲線，所述第二c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度在所述第一c平滑曲線和第三c平滑曲線對應(yīng)的c元素摻雜濃度之間。

34、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述in振蕩曲線對應(yīng)于所述多量子阱層，其中in的濃度＞5×1018atoms/cm3。

35、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述多量子阱層的厚度為150～280nm。

36、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述多量子阱層包括第一子層和第二子層；所述第一子層包括至少一組交替層疊設(shè)置的第一壘層和第一阱層，所述第二子層包括至少一組交替層疊設(shè)置的第二壘層和第二阱層。

37、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一振蕩曲線對應(yīng)于所述第一子層，所述第二振蕩曲線對應(yīng)于所述第二子層。

38、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第一c平滑曲線和所述第三c平滑曲線對應(yīng)于所述應(yīng)力釋放層；所述應(yīng)力釋放層的厚度為150～600nm；

39、和/或，

40、所述第三c平滑曲線中，c元素的最高摻雜濃度為1×1017～1×1018atoms/cm3。

41、在本發(fā)明的具體實施方式中，所述第三n平滑曲線中，n型雜質(zhì)的摻雜濃度為5×1017～5×1018atoms/cm3。

42、本發(fā)明還提供了一種發(fā)光二極管，包括上述任意一種所述發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

44、(1)本發(fā)明的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)，通過采用應(yīng)力調(diào)制的gan結(jié)構(gòu)，取代ingan/gan結(jié)構(gòu)，沒有異質(zhì)結(jié)構(gòu)間晶格失配的應(yīng)力，材料生長質(zhì)量得到了明顯改善；

45、(2)本發(fā)明的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力釋放層中in含量低，使靠近n型半導(dǎo)體附近的v型缺陷大幅減少，從而減少經(jīng)由v型缺陷向底層傳輸?shù)目昭?，減少漏電；由此，改善了傳統(tǒng)的ingan/gan應(yīng)力釋放層生長質(zhì)量差，易漏電的問題，大幅度提高產(chǎn)品的發(fā)光效率。