[發明專利]一種氮化鎵基發光二極管的外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201710021559.6
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106816501B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王群;郭炳磊;董彬忠;李鵬;王江波
• 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;H01L33/32;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

本發明公開了一種氮化鎵基發光二極管的外延片及其制作方法，屬于半導體技術領域。所述外延片包括藍寶石襯底、GaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN層、P型GaN層，多量子阱層由多層量子阱層和多層量子壘層交替層疊而成，量子阱層為摻有Al的InGaN層，量子壘層為GaN層；多層量子阱層沿多層量子阱層的層疊方向依次屬于前阱、中阱、后阱，屬于前阱的量子阱層、屬于中阱的量子阱層、屬于后阱的量子阱層的厚度依次減小，In組分含量依次增大，Al摻雜濃度依次減小。本發明將盡量多的電子限制在最靠近P型AlGaN層的幾層量子阱層中，同時方便空穴注入多量子阱層，提高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，特別涉及一種氮化鎵基發光二極管的外延片及其制作方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能夠將電能有效轉化為光能的半導體器件，目前氮化鎵基LED受到越來越多的關注和研究。

GaN基LED的外延片包括藍寶石襯底、以及依次層疊在藍寶石襯底上的GaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層(英文：Multiple Quantum Well，簡稱：MQW)、P型AlGaN層、P型GaN層。當有電流通過時，N型GaN層的電子和P型GaN層的空穴進入多量子阱層復合發光。

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：

空穴的質量比電子大，遷移率和遷移速率都比電子低，而且P型GaN層中摻雜的Mg只有很少一部分可以活化，因此注入多量子阱層的空穴數量較少，電子在多量子阱層的數量偏多，容易產生溢流，減少電子和空穴的有效復合，降低發光二極管的發光效率。

發明內容

為了解決現有技術降低發光二極管的發光效率的問題，本發明實施例提供了一種氮化鎵基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氮化鎵基發光二極管的外延片，所述外延片包括藍寶石襯底、以及依次層疊在所述藍寶石襯底上的GaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN層、P型GaN層，所述多量子阱層由多層量子阱層和多層量子壘層交替層疊而成，所述量子阱層為摻有Al的InGaN層，所述量子壘層為GaN層；多層所述量子阱層沿多層所述量子阱層的層疊方向依次屬于前阱、中阱、后阱，屬于前阱的所述量子阱層的厚度大于屬于中阱的所述量子阱層的厚度，屬于中阱的所述量子阱層的厚度大于屬于后阱的所述量子阱層的厚度；屬于前阱的所述量子阱層的In組分含量小于屬于中阱的所述量子阱層的In組分含量，屬于中阱的所述量子阱層的In組分含量小于屬于后阱的所述量子阱層的In組分含量；屬于前阱的所述量子阱層的Al摻雜濃度大于屬于中阱的所述量子阱層的Al摻雜濃度，屬于中阱的所述量子阱層的Al摻雜濃度大于屬于后阱的所述量子阱層的Al摻雜濃度。

可選地，屬于前阱的所述量子阱層的厚度為屬于后阱的所述量子阱層的厚度的1.3～1.5倍，屬于中阱的所述量子阱層的厚度為屬于后阱的所述量子阱層的厚度的1.1～1.3倍。

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

在藍寶石襯底上依次外延生長GaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN層、P型GaN層；