[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: 201710724777.6
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107658374A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 郭炳磊;葛永暉;魏曉駿;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: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;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、N型氮化鎵層、多量子阱層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，外延片還包括層疊在緩沖層和N型氮化鎵層之間的復合層，復合層包括多個氮化鎵層和多個氧化鋅層，多個氮化鎵層和多個氧化鋅層交替層疊設置。本發明通過在緩沖層和N型氮化鎵層之間設置復合層，復合層包括交替層疊設置的多個氮化鎵層和多個氧化鋅層，可以有效控制藍寶石或硅襯底和氮化鎵之間晶格失配導致的位錯和應力極化延伸，改善外延片的晶體質量，為多量子阱層提高較好的晶體基礎，提高發光二極管的內量子效率，進而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、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：

襯底的材料通常采用藍寶石或者硅，由于藍寶石(或者硅)與氮化鎵之間存在較大的晶格失配(16.9％)，在藍寶石襯底或者硅襯底上生長氮化鎵層，氮化鎵層的底部會存在較大的晶格失配，晶格失配產生的位錯和應力在氮化鎵后續生長過程中會隨之延伸，造成外延片的晶體質量較差，影響發光二極管的發光效率。

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、N型氮化鎵層、多量子阱層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，所述外延片還包括層疊在所述緩沖層和所述N型氮化鎵層之間的復合層，所述復合層包括多個氮化鎵層和多個氧化鋅層，所述多個氮化鎵層和所述多個氧化鋅層交替層疊設置。

可選的，各個所述氧化鋅層的厚度為5nm～100nm。

可選地，各個所述氮化鎵層的厚度為25nm～300nm。

可選地，所述復合層的厚度為0.2μm～2μm。

可選地，所述多個氧化鋅層的數量與所述多個氮化鎵層的數量相同，所述多個氮化鎵層的數量為5個～50個。

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：

在襯底上生長緩沖層；

在所述緩沖層交替生長多個氮化鎵層和多個氧化鋅層，形成復合層；

在所述復合層上依次生長N型氮化鎵層、多量子阱層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。

可選地，所述在所述緩沖層交替生長多個氮化鎵層和多個氧化鋅層，包括：

采用金屬有機化合物化學氣相沉淀技術生長所述氧化鋅層。

優選地，所述氧化鋅層的生長條件與所述氮化鎵層的生長條件相同，所述生長條件包括生長溫度和生長壓力。

更優選地，所述復合層的生長溫度為1000℃～1100℃。

更優選地，所述復合層的生長壓力為100torr～500torr。