[發明專利]半導體發光二極管的外延片及其制造方法

有效

• 申請號: 201310280553.2
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103337573A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 吳克敏;魏世禎
• 申請（專利權）人: 華燦光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/12;H01L33/04;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

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種半導體發光二極管的外延片及其制造方法。

背景技術

以氮化鎵（GaN）、氮化銦（InN）、氮化鋁（AlN）為代表的III族氮化物和它們的合金銦鎵氮（InGaN），因其良好的物理和化學性質，被廣泛的應用于發光二極管。

發光二極管外延片包括襯底和依次層疊在襯底上的低溫緩沖層、高溫緩沖層、復合N型層、復合多量子阱層和復合P型層。其中復合多量子阱層包括第一多量子阱層和層疊在第一多量子阱層上的第二多量子阱層，該第一多量子阱層和該第二多量子阱層均由交替層疊的勢阱層（InGaN層）和勢壘層（GaN層）組成，其中，第一多量子阱層起釋放應力的作用，使得第二多量子阱層的晶體質量更好，發光效率高。在制作第一多量子阱層時，由于勢阱層需要低溫生長，而勢壘層需要高溫生長，因此從低溫轉變到高溫的過程之中，會造成勢阱層分解。有人提出低溫下生長氮化鎵（GaN）蓋層保護勢阱層，進而提高勢壘層的生長溫度。

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：

在制作第一多量子阱層時，通過生長GaN蓋層的方法提高的勢壘層的生長溫度，仍低于正常生長勢壘層所需的溫度，使得勢壘層在低溫下生長時，表面形成螺旋島狀結構，致使第一多量子阱層的勢壘層的表面特性差，進而導致第二多量子阱層的晶體質量差、發光效率低。

發明內容

本發明的目的是提供一種半導體發光二極管的外延片及其制造方法，能避免第一多量子阱層的勢壘層的表面形成螺旋島狀結構，提高第一多量子阱層的勢壘層的表面特性，保證第二多量子阱層的晶體質量和發光效率。

為了實現上述目的，一方面，本發明實施例提供了一種半導體發光二極管的外延片，包括襯底和依次在所述襯底上生長的低溫緩沖層、高溫緩沖層、復合N型層、復合多量子阱層和復合P型層，所述復合多量子阱層包括第一多量子阱層和在所述第一多量子阱層上生長的第二多量子阱層，所述第一多量子阱層為多周期結構，每一周期包括勢阱層和在所述勢阱層上生長的勢壘層，所述第一多量子阱層每一周期的勢壘層分別摻雜有Si。

在本發明的一個實施例中，在所述第一多量子阱層中，所述Si摻雜在所述勢壘層之遠離所述勢阱層的位置。

在本發明的另一實施例中，所述勢壘層厚度的10％～90％摻雜有所述Si。

較佳地，所述Si的有效摻雜濃度為5×10¹⁶～1×10¹⁹/cm³。

較佳地，所述勢壘層的厚度為10～15nm。

在本發明的再一實施例中，所述第一多量子阱層的周期數為2～6。

另一方面，本發明實施例提供了一種制造半導體發光二極管外延片的方法，包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長低溫緩沖層、高溫緩沖層、復合N型層、復合多量子阱層和復合P型層，其中，所述復合多量子阱層包括第一多量子阱層和在所述第一多量子阱層上生長的第二多量子阱層，所述第一多量子阱層為多周期結構，每一周期包括勢阱層和在所述勢阱層上生長的勢壘層，

其中，生長所述第一多量子阱層每一周期的勢壘層時，在所述勢壘層中摻雜Si。

在本發明的一個實施例中，在所述第一多量子阱層中，所述Si摻雜在所述勢壘層之遠離所述勢阱層的位置。

在本發明的另一實施例中，所述勢壘層厚度的10％～90％摻雜有所述Si。

在本發明的再一實施例中，所述勢壘層的生長溫度為820～950℃，生長壓力為100Torr～500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為300～5000。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

第一多量子阱層的勢壘層在低溫下生長時，勢壘層摻雜的Si可以抑制勢壘層的表面形成螺旋島狀結構，因此勢壘層的表面特性好，這進一步使得層疊在第一多量子阱層上的第二多量子阱層的晶體質量好、發光效率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的半導體發光二極管的外延片的結構示意圖；

圖2為圖1所示外延片中復合多量子阱層的詳細結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的制造半導體發光二極管外延片的方法的流程圖。

具體實施方式