[發明專利]一種GaN基發光二極管外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201310329712.3
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103441197A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 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: H01L33/06
• 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

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種GaN基發光二極管外延片及其制作方法。

背景技術

GaN（氮化鎵）是第三代寬禁帶半導體材料中的典型代表，其優異的物理和化學特性使其在微電子器件和光電子器件等領域有著很重大的應用前景。在微電子器件方面，GaN憑借其穩定的物理化學性質被廣泛應用于制作高電子遷移率晶體管、聲表面波器件和耿氏效應微波器件等微電子器件。

現有的GaN基發光二極管外延片一般包括襯底、以及依次層疊在襯底上的GaN成核層、不摻雜的GaN層、n型層、多量子阱層以及p型層，其中，多量子阱層一般是由InGaN層和GaN層依次交替層疊而成。在生長多量子阱層時，一般是采用低溫生長GaN層，GaN層較低的生長溫度，使得GaN層和InGaN層之間會產生位錯，導致GaN層和InGaN層的界面不夠平整，降低了多量子阱層的晶體質量。現有技術中，為了降低位錯，一般會在整個GaN層摻雜Si。

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：

現有技術中在整個GaN層中摻雜Si，雖然在一定程度上能提高晶體質量，但是Si會從GaN層擴展到InGaN層，使得多量子阱層形成點缺陷，進而降低了電子和空穴的復合效率，致使發光二極管的發光效率低下。

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GaN基發光二極管及其制作方法。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，所述外延片包括：襯底、以及在所述襯底上依次生長的GaN成核層、不摻雜的GaN層、n型層、多量子阱層以及p型層，所述多量子阱層為多周期結構，每個周期包括InGaN層和GaN層，所述多周期結構之與所述n型層接觸的周期為第一周期，所述第一周期的GaN層δ摻雜有Si，且所述第一周期的GaN層的Si摻雜在遠離第一相鄰層的位置，所述第一相鄰層為與所述第一周期的GaN層接觸的InGaN層。

優選地，與所述第一周期連續的若干個周期的GaN層均δ摻雜有Si，且所述若干個周期的GaN層的Si分別摻雜在遠離第二相鄰層的位置，所述第二相鄰層為與所述若干個周期中每個周期的GaN層接觸的InGaN層。

進一步地，所述第一周期和所述若干個周期組成的連續周期中，各GaN層的Si含量從下至上遞減。

進一步地，在所述多周期結構中，至少一個周期的GaN層不摻雜Si。

進一步地，在所述連續周期中，各InGaN層的In組分的含量從下至上遞增。

優選地，在所述連續周期中，每個周期的GaN層的Si的厚度為1～5nm。

優選地，在所述連續周期中，每個周期的GaN層的Si的摻雜濃度為0～1×10²⁰/cm³。

另一方面，本發明實施例還提供了一種GaN基發光二極管外延片的制作方法，所述方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長GaN成核層、不摻雜的GaN層、n型層；

在所述n型層上生長多量子阱層，所述多量子阱層為多周期結構，每個周期包括InGaN層和GaN層；所述多周期結構之與所述n型層接觸的周期為第一周期，在生長所述第一周期的GaN層時，在所述第一周期的GaN層中進行元素Si的δ摻雜，且所述第一周期的GaN層的Si摻雜在遠離第一相鄰層的位置，所述第一相鄰層為與所述第一周期的GaN層接觸的InGaN層；

在所述多量子阱層上生長p型層。

優選地，在生長與所述第一周期連續的若干個周期的GaN層時，在所述若干個周期的GaN層中分別進行元素Si的δ摻雜，且所述若干個周期的GaN層的Si分別摻雜在遠離第二相鄰層的位置，所述第二相鄰層為與所述若干個周期中每個周期的GaN層接觸的InGaN層。

進一步地，所述第一周期和所述若干個周期組成的連續周期中，各GaN層的Si含量從下至上遞減。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

多量子阱層多周期結構中，與n型層接觸的第一周期的GaN層δ摻雜有Si，摻雜的Si可以降低多量子阱層中的位錯，屏蔽極化電場的影響，提高晶體質量，且由于第一周期中的GaN層的Si摻雜在遠離第一相鄰層的位置，第一相鄰層為與第一周期的GaN層接觸的InGaN層，因此Si不會擴散到InGaN層中，這可避免在多量子阱層中形成點缺陷，使得電子和空穴的復合效率高，發光二極管的發光效率高。

附圖說明