[發明專利]一種發光二極管外延片及其制造方法

有效

• 申請號: 201710889138.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107887485B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 從穎;姚振;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: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/14;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外延片及其制造方法，屬于半導體技術領域。外延片包括襯底、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，多量子阱層包括多個第一子層，各個第一子層包括量子阱層和量子壘層，最靠近電子阻擋層的量子壘層包括多個第二子層和第三子層，各個第二子層包括第四子層、第五子層和第六子層，各個第四子層為鋁鎵氮層，各個第五子層為同時摻雜鎂和銦的氮化鎵層，且各個第五子層中銦的摻雜位置靠近第六子層，各個第六子層為氮化鎵層，第三子層為同時摻雜鎂和銦的氮化鎵層，第三子層中鎂和銦的摻雜濃度高于各個第五子層。本發明可增加空穴注入，提高LED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外延片及其制造方法。

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，具有高效、環保、綠色的特點，廣泛應用在交通信號燈、汽車內外燈、城市景觀照明、手機背光源等技術領域。芯片是LED的核心組件，包括外延片和設置在外延片上的電極。

現有LED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(英文：Multiple Quantum Well，簡稱：MQW)層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。其中，多量子阱層包括依次層疊的多個子層，每個子層包括銦鎵氮量子阱層和層疊在銦鎵氮量子阱層上的氮化鎵量子壘層，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后，被氮化鎵量子壘層限定在銦鎵氮量子阱層中進行輻射復合發光。

電子阻擋層的主要作用是阻擋電子注入P型氮化鎵層中與空穴發生非輻射復合，通常采用鋁鎵氮層實現。目前有一種改進后的電子阻擋層包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，第一子層為交替層疊的鋁鎵氮層和氮化鎵層，可以阻擋電子注入P型氮化鎵層中與空穴發生非輻射復合；第二子層為摻雜鎂的氮化鎵層，第三子層為同時摻雜鎂和銦的氮化鎵層，可以促進空穴注入多量子阱層中與電子進行輻射復合發光。

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：

電子阻擋層和最靠近電子阻擋層的銦鎵氮量子阱層之間還設有氮化鎵量子壘層，氮化鎵量子壘層在將電子和空穴限定在銦鎵氮量子阱層中的同時，也會阻擋空穴注入銦鎵氮量子阱層中。如果最靠近電子阻擋層的氮化鎵量子壘層采用上述改進后的電子阻擋層的結構，也包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，則第一子層在阻擋電子注入P型氮化鎵層中的同時，也會阻擋空穴注入多量子阱層中與電子進行輻射復合發光，而第二子層和第三子層對空穴注入銦鎵氮量子阱層的促進效果有限，因此注入銦鎵氮量子阱層的空穴數量還有待提高。

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外延片及其制造方法。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外延片，所述發光二極管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、電子阻擋層和P型氮化鎵層，所述多量子阱層包括依次層疊的多個第一子層，各個所述第一子層包括量子阱層和層疊在所述量子阱層上的量子壘層，各個所述量子阱層為銦鎵氮層，所述多量子阱層中除最靠近所述電子阻擋層的所述量子壘層之外的各個所述量子壘層為氮化鎵層，所述多量子阱層中最靠近所述電子阻擋層的所述量子壘層包括依次層疊的多個第二子層和層疊在所述多個第二子層上的第三子層，各個所述第二子層包括依次層疊的第四子層、第五子層和第六子層，各個所述第四子層為鋁鎵氮層，各個所述第五子層為同時摻雜鎂和銦的氮化鎵層，且各個所述第五子層中銦的摻雜位置靠近同一個所述第二子層中的所述第六子層，各個所述第六子層為氮化鎵層，所述第三子層為同時摻雜鎂和銦的氮化鎵層，所述第三子層中鎂的摻雜濃度高于各個所述第五子層中鎂的摻雜濃度，所述第三子層中銦的摻雜濃度高于各個所述第五子層中銦的摻雜濃度。

可選地，各個所述第五子層中鎂的摻雜濃度大于或等于所述第三子層中鎂的摻雜濃度的1/10。