[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: 201710400369.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107331745B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 劉華容;萬林;胡家輝
• 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;H01L33/32;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備方法，屬于半導體技術領域。外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、未摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、缺陷阻擋層、第一應力釋放層、第二應力釋放層、第三應力釋放層、發光層和P型氮化鎵層，缺陷阻擋層為摻雜硅的鋁鎵氮層，第一應力釋放層為摻雜硅的氮化鎵層，第二應力釋放層包括交替層疊設置的多個第一子層和多個第二子層，第一子層為未摻雜的銦鎵氮層，第二子層為摻雜硅的氮化鎵層，第三應力釋放層為摻雜硅的銦鎵氮層；缺陷阻擋層中硅的摻雜濃度低于第一應力釋放層，第一應力釋放層中硅的摻雜濃度高于各個第二子層，各個第二子層中硅的摻雜濃度低于第三應力釋放層。本發明可提高發光效率。

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備方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能發光的半導體電子元件。以氮化鎵(GaN)為代表的半導體發光二極管，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，在新興的光電產業中具有廣大的前景。芯片是LED最重要的組成部分，外延片是芯片制備的原材料。

現有的GaN基LED外延片通過在異質基底(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層形成。其中，發光層包括交替層疊的銦鎵氮(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和襯底之間為異質材料，晶格失配度大，造成外延片生長過程中產生應力和缺陷，應力和缺陷沿外延片的層疊方向延伸到發光層，加上InGaN量子阱層和GaN量子壘層之間也存在晶格失配，會進一步加大發光層中的應力和缺陷，導致電子和空穴之間進行非輻射復合，因而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的發光二極管外延片及其制備方法。所述技術方案如下：

第一方面，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、未摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、發光層和P型氮化鎵層，所述外延片還包括缺陷阻擋層、第一應力釋放層、第二應力釋放層和第三應力釋放層，所述缺陷阻擋層層疊在所述N型氮化鎵層上，所述第一應力釋放層層疊在所述缺陷阻擋層上，所述第二應力釋放層層疊在所述第一應力釋放層上，所述第三應力釋放層層疊在所述第二應力釋放層和所述發光層之間；所述缺陷阻擋層為摻雜硅的鋁鎵氮層，所述第一應力釋放層為摻雜硅的氮化鎵層，所述第二應力釋放層包括多個第一子層和多個第二子層，多個所述第一子層和多個所述第二子層交替層疊設置，每個所述第一子層為未摻雜的銦鎵氮層，每個所述第二子層為摻雜硅的氮化鎵層，所述第三應力釋放層為摻雜硅的銦鎵氮層；所述缺陷阻擋層中硅的摻雜濃度低于所述第一應力釋放層中硅的摻雜濃度，所述第一應力釋放層中硅的摻雜濃度高于各個所述第二子層中硅的摻雜濃度，各個所述第二子層中硅的摻雜濃度低于所述第三應力釋放層中硅的摻雜濃度。

可選地，所述缺陷阻擋層中硅的摻雜濃度為10¹⁷cm^-3～10¹⁸cm^-3，所述缺陷阻擋層的厚度為50nm～200nm。

可選地，所述第一應力釋放層中硅的摻雜濃度大于10¹⁹cm^-3，所述第一應力釋放層的厚度為100～300nm。

可選地，每個所述第二子層中硅的摻雜濃度為10¹⁷cm^-3～10¹⁸cm^-3，所述第二子層的厚度為50nm～100nm。