[發明專利]一種發光二極管外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 201711131493.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN108075019B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 蘭葉;顧小云;王江波
• 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;H01L33/14;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備方法，屬于半導體技術領域。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低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型氮化鎵層、多量子阱層和P型氮化鎵層，所述高溫緩沖層包括依次層疊的(2*n+1)個子層，n為正整數，每個所述子層為P型摻雜的氮化鎵層，所述(2*n+1)個子層中P型摻雜劑的摻雜濃度沿所述高溫緩沖層的層疊方向逐層降低，相鄰兩個所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度相差一個數量級，第(n+1)個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度的數量級與未摻雜的氮化鎵層中電子濃度的數量級相同。本發明可以對N型氮化鎵層中擴散的電子進行有效的阻擋，提高LED的可靠性。

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備方法。

背景技術

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是高效、環保、綠色的新一代固態照明光源，具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性等優點，正在迅速而廣泛地得到應用。LED的核心部分是芯片，芯片包括外延片和設置在外延片上的電極。

目前外延片的材料主要是氮化鎵，這是一種寬禁帶的半導體材料(禁帶寬度約為3.4eV)，可以產生藍光，產生的藍光經過黃光熒光粉即可得到白光，因此氮化鎵基LED外延片自20世紀90年代由日本科學家開發成功以來，工藝技術不斷進步，發光亮度不斷提高，應用領域也越來越廣。

現有的氮化鎵基LED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、多量子阱層和P型氮化鎵層。

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：

氮化鎵材料在未摻雜的情況下會表現為N型，即呈現電子導電性，常溫下電子濃度約為4*10¹⁶/cm³。對外延片通電之后，N型氮化鎵層中高濃度(電子濃度為10¹⁹/cm³～10²¹/cm³)的電子，除了漂移到多量子阱層中與空穴進行復合發光之外，還會擴散到未摻雜氮化鎵層中，進而擴散到緩沖層中，對緩沖層的晶體結構造成沖擊。

由于緩沖層在低溫(生長溫度為500℃～600℃)下生長形成，晶體質量較差，因此電子擴散到緩沖層造成的沖擊會破壞緩沖層的晶體結構。而晶體結構破壞之后產生的缺陷會在溫度的促進下快速延伸，導致LED的可靠性出現問題，影響LED的使用壽命。

發明內容

為了解決現有技術電子擴散到緩沖層造成的沖擊破壞緩沖層的晶體結構的問題，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低溫緩沖層、高溫緩沖層、N型氮化鎵層、多量子阱層和P型氮化鎵層，所述高溫緩沖層包括依次層疊的(2*n+1)個子層，n為正整數，每個所述子層為P型摻雜的氮化鎵層，所述(2*n+1)個子層中P型摻雜劑的摻雜濃度沿所述高溫緩沖層的層疊方向逐層降低，相鄰兩個所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度相差一個數量級，第(n+1)個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度的數量級與未摻雜的氮化鎵層中電子濃度的數量級相同。

可選地，第1個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度沿所述高溫緩沖層的層疊方向逐漸升高。

優選地，第1個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度的最小值等于0。

優選地，第1個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度的最小值等于第2個層疊的所述子層中P型摻雜劑的摻雜濃度。

優選地，所述(2*n+1)個子層中第1個層疊的所述子層的厚度最大。