[發明專利]一種發光二極管的外延片及其制造方法

有效

• 申請號: 201210240976.7
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102760808A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 王明軍;魏世禎;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及二極管技術領域，特別涉及一種發光二極管的外延片及其制造方法。

背景技術

LED（Light?Emitting?Diode，發光二極管）芯片為半導體晶片，是LED的核心組件。LED芯片包括在襯底上生長的GaN基的外延片、以及在外延片上制作的電極。

其中，外延片主要包括N型層、MQW（Multiple?Quantum?Well，多量子阱）層和P型層。當電流通過外延片時，N型層中的電子和P型層中的空穴在MQW層中復合，然后以光子的形式發出能量。因此，MQW層也稱發光層。MQW層為兩種不同的半導體材料薄層交替生長形成的多層結構。其中一種半導體材料薄層為量子阱層；另一種半導體材料薄層為量子壘層。現有MQW層中的量子阱層由InGaN制成，量子壘層由不摻雜的GaN制成。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

現有外延片的MQW層中各量子壘層為單層結構，每一層中的原子排列整齊，在量子壘層與相鄰的量子阱層交接處會產生晶格失配；而晶格失配將產生壓應力，加強了量子阱區極化作用，致使量子阱區的能帶彎曲，影響LED的內量子效率。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管的外延片及其制造方法。所述技術方案如下：

一種發光二極管的外延片，所述外延片包括襯底層、依次覆蓋在所述襯底層上的緩沖層、N型層、MQW層和P型層；所述N型層由n型摻雜的GaN制成；所述MQW層包括若干個量子壘層和若干個與各所述量子壘層相互交替生長的量子阱層，所述若干個量子壘層中至少一個所述量子壘層包括三個子量子壘層；位于所述三個子量子壘層中間的所述子量子壘層由n型摻雜的Al_xIn_yGa_1-x-yN制成，n型摻雜濃度不大于所述N型層的n型摻雜濃度；另外兩個所述子量子壘層均由不摻雜的GaN制成；其中，0＜x＜1，0＜y＜1。

其中，所述n型摻雜的Al_xIn_yGa_1-x-yN中的n型摻雜為Si摻雜，摻雜濃度為0～1×10¹⁸/cm³。

其中，所述位于所述三個子量子壘層中間的所述子量子壘層的厚度為0～10nm；另外兩個所述子量子壘層的厚度分別為0～5nm。

一種發光二極管的外延片的制造方法，所述方法包括提供襯底并在所述襯底上依次生長緩沖層、N型層、MQW層中若干個量子壘層和若干個與各所述量子壘層相互交替的量子阱層、以及P型層，生長所述若干個量子壘層中至少一個所述量子壘層包括：

采用不摻雜的GaN，使所述量子壘層生長至第一厚度；

采用n型摻雜的Al_xIn_yGa_1-x-yN并以預定摻雜濃度沉積，使所述量子壘層生長至第二厚度；

采用不摻雜的GaN，使所述量子壘層生長至第三厚度；

其中，所述預定摻雜濃度不大于所述N型層的摻雜濃度；0＜x＜1，0＜y＜1。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：通過若干個量子壘層中至少一個量子壘層包括三個子量子壘層；位于三個子量子壘層中間的子量子壘層由n型摻雜的Al_xIn_yGa_1-x-yN制成，n型摻雜濃度不大于所述N型層的n型摻雜濃度；另外兩個子量子壘層均由不摻雜的GaN制成；其中，0＜x＜1，0＜y＜1；不摻雜的GaN層作為傳統壘層材料能有效的減緩電子速率；該至少一個量子壘層為復合結構，而采用四元化合物和復合結構本身可以抵消掉材料外延生長過程中由于晶格失配產生的應力，因此能夠避免單純采用GaN作為量子壘時和InGaN量子阱之間晶格失配產生的壓應力，從而減小InGaN量子阱的極化作用，減小量子阱區的能帶彎曲，使電子和空穴在量子阱區分布更加均勻，提高電子空穴的復合效率，從而提高LED的內量子效率；同時，采用n型摻雜的Al_xIn_yGa_1-x-yN可以有效的增加電子隧穿幾率，提高晶體質量的同時降低LED的工作電壓，提高LED的抗靜電能力。

附圖說明