[發明專利]一種發光二極管的外延片及其制備方法

在審

• 申請號: 201710706988.7
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107591466A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 郭炳磊;葛永暉;呂蒙普;胡加輝;李鵬
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: 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

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)是利用半導體的PN結電致發光原理制成的一種半導體發光器件。外延片是發光二極管制備過程中的初級成品。

現有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緩沖層、未摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、多量子阱層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。其中，多量子阱層包括多個量子阱和多個量子壘，多個量子阱和多個量子壘交替層疊設置，量子阱為銦鎵氮層，量子壘為氮化鎵層。當注入電流時，N型氮化鎵層提供的電子和P型氮化鎵層提供的空穴注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：

P型氮化鎵層是通過活化鎂提供空穴，但鎂的活化效率很低，因此P型氮化鎵層提供的空穴數量會少于N型氮化鎵層提供的電子數量。加上空穴的質量比電子大得多，遷移速度比電子慢，因此注入多量子阱層的空穴數量會明顯少于電子，極大限制了多量子阱層的復合發光，導致發光二極管的發光效率較低。

發明內容

為了解決現有技術發光二極管的發光效率較低的問題，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緩沖層、未摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、多量子阱層、空穴提供層和P型接觸層，所述空穴提供層包括至少一個子層，所述子層包括P型摻雜的銦鎵氮層和層疊在所述P型摻雜的銦鎵氮層上的氮化鋁層。

可選的，所述P型摻雜的銦鎵氮層的厚度為所述氮化鋁層的厚度的3～15倍。

可選的，所述子層的數量小于或等于15個。

可選的，所述空穴提供層的厚度為50nm～150nm。

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備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、未摻雜氮化鎵層、N型氮化鎵層、多量子阱層、空穴提供層和P型接觸層；

其中，所述空穴提供層包括至少一個子層，所述子層包括P型摻雜的銦鎵氮層和層疊在所述P型摻雜的銦鎵氮層上的氮化鋁層。

可選地，所述P型摻雜的銦鎵氮層和所述氮化鋁的生長條件相同，所述生長條件包括生長溫度和生長壓力。

可選地，所述P型半導體層的生長溫度為750℃～1080℃。

可選地，所述P型半導體層的生長壓力為200torr～500torr。

可選地，所述P型摻雜的銦鎵氮層的厚度為所述氮化鋁層的厚度的3～15倍。

可選地，所述空穴提供層的厚度為50nm～150nm。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過將空穴提供層從P型氮化鎵層變成交替層疊的P型摻雜的銦鎵氮層和氮化鋁層，P型摻雜的銦鎵氮層可以提供空穴，氮化鋁層可以抑制電子在空穴提供層的溢流，起到了與電子阻擋層一樣的作用，因此同時去除了在多量子阱層和空穴提供層之間設置的電子阻擋層，從而減少了空穴提供層和多量子阱層之間的距離，有利于空穴提供層提供的電子注入多量子阱層，提高了注入多量子阱層的空穴數量，進而提高了發光二極管的發光效率。而且氮化鋁層的阻擋作用可以促進空穴的平面鋪展，提高空穴注入的均勻性；另外，氮化鋁層還可以阻斷空穴提供層P型摻雜濃度高引入的缺陷，因此可以提高P型摻雜劑的摻雜濃度，增加注入多量子阱層的空穴數量，進一步提高了發光二極管的發光效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例一提供的一種發光二極管的外延片的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一提供的空穴提供層的結構示意圖；

圖3是本發明實施例二提供的一種發光二極管的外延片的制備方法的流程圖；

圖4是本發明實施例三提供的另一種發光二極管的外延片的制備方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一