[發明專利]一種發光二極管的外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201611057810.6
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106784210B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 馬歡
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;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

本發明公開了一種發光二極管的外延片及其制作方法，屬于半導體技術領域。所述外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、非摻雜GaN層、N型層、多量子阱層、第一空穴注入層、電子阻擋層、第二空穴注入層，所述第一空穴注入層包括交替層疊的P型AlInGaN層和P型InGaN層，所述電子阻擋層為AlGaN層，所述第二空穴注入層為間隔插入InN層的P型GaN層。本發明通過形成第一空穴注入層和第二空穴注入層時通入的In源分解后的富In氣氛，降低P型摻雜劑中Mg摻雜的激活能，提高第一空穴注入層和第二空穴注入層中的空穴濃度，提高多量子阱層中空穴和電子的輻射復合效率，提升發光二極管的發光效率。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管的外延片及其制作方法。

背景技術

隨著第三代半導體技術的興起和不斷成熟，半導體照明以能耗小、無污染、高亮度、長壽命等優勢，成為人們關注的焦點，也帶動了整個行業上中下游產業的蓬勃發展。其中GaN基藍光LED芯片在生活中的應用隨處可見，已廣泛應用于照明、顯示屏、背光源、信號燈等領域。

芯片包括外延片和設于外延片上的電極。外延片通常包括襯底、以及依次層疊在襯底上的緩沖層、非摻雜GaN層、N型層、多量子阱層、P型層。其中， P型層采用Mg元素作為P型摻雜劑，但Mg元素在摻雜過程中會與H元素形成 H-Mg絡合物，需要通過退火打斷H-Mg鍵實現Mg原子受主激活，才能提供空穴注入多量子阱層。然而Mg的激活能高，電離率低，難以產生高的空穴濃度，限制了芯片的內量子效率。

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的外延片，所述外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、非摻雜GaN層、N型層、多量子阱層、第一空穴注入層、電子阻擋層、第二空穴注入層，所述第一空穴注入層包括交替層疊的P型AlInGaN層和P型InGaN層，所述電子阻擋層為P型AlGaN 層，所述第二空穴注入層為間隔插入InN層的P型GaN層。

可選地，所述第一空穴注入層的厚度為30～200nm。

可選地，所述第二空穴注入層的厚度為20～200nm。

另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管的外延片的制作方法，所述制作方法包括：

在襯底上生長緩沖層；

在所述緩沖層上生長非摻雜GaN層；

在所述非摻雜GaN層上生長N型層；

在所述N型層上生長多量子阱層；

在所述多量子阱層上生長第一空穴注入層，所述第一空穴注入層包括交替層疊的P型AlInGaN層和P型InGaN層；

在所述第一空穴注入層上生長電子阻擋層，所述電子阻擋層為AlGaN層；

在所述電子阻擋層上生長第二空穴注入層，所述第二空穴注入層為間隔插入InN層的P型GaN層。

可選地，所述在所述多量子阱層上生長第一空穴注入層，包括：

循環執行以下步驟m次，2≤m≤15：

在第一時間段內通入Ga源、In源、Al源、N源、以及P型摻雜劑，生長P 型AlInGaN層；

在第二時間段內停止通入Al源，生長P型InGaN層。

優選地，所述第一時間段為20～100s，所述第二時間段為20～100s。

可選地，所述第一空穴注入層的生長溫度為750～850℃，所述第一空穴注入層的生長壓力為100～300torr。