[發明專利]一種發光二極管的外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 201710021780.1
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106876531B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 劉華容
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32
• 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備方法，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低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型GaN層、量子緩沖層、發光層、P型GaN層，發光層包括若干子層，子層包括量子阱層和層疊在量子阱層上的量子壘層，量子緩沖層的晶格常數在量子阱層的晶格常數和量子壘層的晶格常數之間。本發明通過在N型GaN層和發光層之間的量子緩沖層，量子緩沖層的晶格常數在量子阱層的晶格常數和量子壘層的晶格常數之間，可以減少量子阱層和量子壘層在量子緩沖層上交替生長時產生的應力，從而減少發光層內的晶格缺陷，增加了電子和空穴的輻射復合，最終提高了發光二極管的內量子效率。

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備方法。

背景技術

以氮化鎵為代表的半導體發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)，具有禁帶寬度大、高電子飽和漂移速度、耐高溫、大功率容量等優良特性，其三元合金InGaN的帶隙從0.7ev到3.4ev連續可調，發光波長覆蓋可見光和紫外線的整個區域，在新興的光電產業中具有廣大的前景。

GaN基LED外延片是在異質基底(如藍寶石襯底)上外延生長U型GaN層、N型GaN層、發光層、P型GaN層而成。其中，發光層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子壘層，GaN量子壘層將N型GaN層中的電子和P型GaN層中的空穴限制在InGaN量子阱層中復合發光。

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：

GaN和襯底之間晶格失配度大，為了避免晶格缺陷延伸到發光層中，通常在N型GaN層和發光層之間設置淺量子阱層，以降低U型GaN層和N型GaN層累積的應力。但是InGaN量子阱層和GaN量子壘層之間也存在晶格失配，導致發光層中依然存在較大的應力，產生較多的晶格缺陷，增加了電子和空穴的非輻射復合，減少了電子和空穴的輻射復合，最終降低了發光二極管的內量子效率。

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備方法。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低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型GaN層、發光層、P型GaN層，所述發光層包括若干子層，所述子層包括量子阱層和層疊在所述量子阱層上的量子壘層，所述外延片還包括層疊在所述N型GaN層和所述發光層之間的量子緩沖層，所述量子緩沖層的晶格常數在所述量子阱層的晶格常數和所述量子壘層的晶格常數之間。

在本發明一種可能的實現方式中，所述量子阱層為InGaN層，所述量子壘層為GaN層；所述量子緩沖層為InGaN層，所述量子緩沖層中In組分的含量小于所述量子阱層中In組分的含量的0.1倍。

在本發明另一種可能的實現方式中，所述量子阱層為GaN層，所述量子壘層為AlGaN層；所述量子緩沖層為AlGaN層，所述量子緩沖層中Al組分的含量小于所述量子壘層中Al組分的含量的0.1倍。

在本發明又一種可能的實現方式中，所述量子阱層為InGaN層，所述量子壘層為AlGaN層；所述量子緩沖層為InAlGaN層、InGaN層、AlGaN層、GaN層中的一種，所述量子緩沖層中In組分的含量小于所述量子阱層中In組分的含量的0.1倍，且所述量子緩沖層中Al組分的含量小于所述量子壘層中Al組分的含量的0.1倍。

可選地，所述量子緩沖層的厚度與所述量子壘層的厚度之差的絕對值小于設定值，或者所述量子緩沖層的厚度大于所述量子壘層的厚度。

可選地，所述外延片還包括層疊在所述量子緩沖層和所述發光層之間的插入層，所述插入層的厚度小于10nm。

可選地，所述外延片還包括層疊在所述N型GaN層和所述量子緩沖層之間的淺量子阱層。