[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: 201310396504.5
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103500779A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 吉亞莉;魏世禎;陳柏松;胡加輝;謝文明
• 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;H01L33/28;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的典型代表，其優異的高熱導率、耐高溫、耐酸堿、高硬度等特性，使其被廣泛地被用于藍、綠、紫外發光二極管。GaN基發光二極管的核心組件是芯片，芯片包括外延片和設于外延片上的電極。

GaN基發光二極管外延片一般包括襯底以及在襯底上依次向上生長的緩沖層、未摻雜的GaN層、n型層、多量子阱層和p型層，其中多量子阱層為由InGaN量子阱層和GaN量子壘層交替生長形成的多層結構。

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：

InGaN量子阱層和GaN量子壘層由于材料不同會產生晶格失配，致使多量子阱層產生應力，該應力會引起壓電極化效應，使多量子阱層中形成壓電極化場，造成InGaN量子阱層和GaN量子壘層的能帶產生彎曲，InGaN量子阱層能帶的彎曲限制了其對載流子（包括空穴和電子）尤其是電子的束縛能力，當注入大電流時，InGaN量子阱層會形成嚴重的漏電流，因此GaN基發光二極管外延片的內量子效率較低。

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基發光二極管外延片及其制作方法。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種GaN基發光二極管外延片，所述外延片包括：襯底以及在所述襯底上依次生長的緩沖層、未摻雜的GaN層、n型層、多量子阱層和p型層，所述多量子阱層為多周期結構，每個周期包括InGaN量子阱層和在所述InGaN量子阱層上生長的量子壘層，所述量子壘層包括第一InGaN層以及在所述第一InGaN層上依次生長的AlGaN層和第二InGaN層。

優選地，每個周期的所述第一InGaN層、所述AlGaN層和所述第二InGaN層均包括多個子層，每個周期的所述第一InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞減，每個周期的所述AlGaN層中，各子層的Al組分含量從下至上先遞增后遞減，每個周期的所述第二InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞增。

同樣優選地，每個周期的所述第一InGaN層、所述AlGaN層和所述第二InGaN層均包括多個子層，每個周期的所述第一InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞減，每個周期的所述AlGaN層中，各子層的Al組分含量從下至上先遞增后不變再遞減，每個周期的所述第二InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞增。

進一步地，每個周期的所述第一InGaN層和所述第二InGaN層中，各子層的In組分含量均為0～0.1，每個周期的所述AlGaN層中，各子層的Al組分含量均為0～0.18。

優選地，各周期的所述AlGaN層中，具有最大Al組分含量的子層的Al組分含量從下至上遞減。

同樣優選地，各周期的所述AlGaN層中，具有最大Al組分含量的子層的Al組分含量從下至上先遞增后遞減。

進一步地，每個周期的所述量子壘層中，所述第一InGaN層的厚度為1～4nm，所述第二InGaN層的厚度為1～4nm。

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緩沖層、未摻雜的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量子阱層和在所述InGaN量子阱層上生長的量子壘層；

在所述多量子阱層上生長p型層，

其中，生長每個周期的量子壘層，包括：

生長第一InGaN層；

在所述第一InGaN層上依次生長AlGaN層和第二InGaN層。

優選地，每個周期的所述第一InGaN層、所述AlGaN層和所述第二InGaN層均包括多個子層，每個周期的所述第一InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞減，每個周期的所述AlGaN層中，各子層的Al組分含量從下至上先遞增后遞減，每個周期的所述第二InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞增。

同樣優選地，每個周期的所述第一InGaN層、所述AlGaN層和所述第二InGaN層均包括多個子層，每個周期的所述第一InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞減，每個周期的所述AlGaN層中，各子層的Al組分含量從下至上先遞增后不變再遞減，每個周期的所述第二InGaN層中，各子層的In組分含量從下至上遞增。