[發明專利]一種GaN基發光二極管的外延片及其生長方法

有效

• 申請號: 201611159816.4
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106848017B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 楊蘭;萬林;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00;H01L21/02
• 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GaN基發光二極管的外延片及其生長方法，屬于半導體技術領域。所述外延片包括襯底、以及依次層疊在襯底上的緩沖層、過渡層、未摻雜GaN層、N型電子提供層、多量子阱層、P型電子阻擋層、P型空穴提供層、P型接觸層，過渡層包括N層Al_aIn_bGaN層和N+1層Al_xGaN層，0≤a＜1，0＜b＜1，0≤x＜1，所述Al_xGaN層和所述Al_aIn_bGaN層交替層疊，N為正整數。本發明有利于底層生長時的應力釋放，可以改善外延片的翹曲度，減少破片率，同時降低外延片的位錯和缺陷密度，改善晶體質量，提高空穴的注入效率和器件的發光效率，特別適用于大尺寸外延片的生產。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種GaN基發光二極管的外延片及其生長方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diodes，簡稱：LED)具有體積小、顏色豐富多彩、使用壽命長等優點，是信息光電子新興產業中極具影響力的新產品，廣泛應用于照明、顯示屏、信號燈、背光源、玩具等領域。

GaN是制作LED的理想材料，現有的GaN基LED外延片通常采用藍寶石襯底，但是GaN和藍寶石之間存在晶格失配，會造成LED外延片高密度缺陷、熱膨脹系數大，產生的應力無法充分釋放，外延片表面不平整，翹曲度較高。

隨著近年來經濟的不斷發展和人力成本的不斷提高，LED芯片廠商已經逐步朝大尺寸外延工藝(大于2英寸的外延片)發展，以提高生產效率和LED芯片產能(如6英寸外延片的芯片產能是4英寸外延片的2倍、3英寸外延片的3～4倍、2英寸外延片的8～9倍)，降低生產成本。大尺寸外延片相比傳統的2英寸外延片，具有更高的翹曲度，破片率較高，嚴重制約了大尺寸外延技術的發展。

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基發光二極管的外延片及其生長方法。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、未摻雜GaN層、N型電子提供層、多量子阱層、P型電子阻擋層、P型空穴提供層、P型接觸層，所述外延片還包括層疊在所述緩沖層和所述未摻雜GaN層之間的過渡層，所述過渡層包括N層Al_aIn_bGaN層和N+1層Al_xGaN層，0≤a＜1，0＜b＜1，0≤x＜1，所述Al_xGaN層和所述Al_aIn_bGaN層交替層疊，N為正整數。

可選地，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子壘層，所述InGaN量子阱層中In組分的含量大于所述Al_aIn_bGaN層中In組分的含量。

可選地，所述過渡層中所有所述Al_xGaN層中Al組分的含量沿所述外延片層的層疊方向線性增加或線性減少。

可選地，所述Al_aIn_bGaN層的厚度為10～500nm，所述Al_xGaN層的厚度為10～500nm。

可選地，所述過渡層的厚度小于或等于1.5μm。

另一方面，本發明實施例提供了一種GaN基發光二極管的外延片的生長方法，所述生長方法包括：

升高溫度將襯底在純氫氣氣氛下進行熱處理；

降低溫度在所述襯底上生長緩沖層；