[發(fā)明專利]發(fā)光二極管外延片及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711401679.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN109962132A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱鏡學(xué);凃博閔;林雅雯
• 申請（專利權(quán)）人: 展晶科技（深圳）有限公司;榮創(chuàng)能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 薛曉偉;袁海江

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管外延片。所述發(fā)光二極管外延片包括藍寶石襯底、依次覆蓋在所述藍寶石襯底的C面上的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光活性層和P型半導(dǎo)體層。所述發(fā)光活性層包括至少一層量子阱結(jié)構(gòu)。每層量子阱結(jié)構(gòu)包括量子阱區(qū)、漸變區(qū)、高鋁區(qū)以及阻擋區(qū)。所述阻擋區(qū)覆蓋并連接所述高鋁區(qū)，所述P型半導(dǎo)體層覆蓋并連接所述阻擋區(qū)。所述漸變區(qū)的材質(zhì)為鋁摻雜或銦摻雜的氮化鎵，且鋁或銦的含量自靠近N型半導(dǎo)體層的一側(cè)向遠離N型半導(dǎo)體層的一側(cè)呈線性變化。本發(fā)明還提供一種所述發(fā)光二極管外延片的制造方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光元件，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管因具有生產(chǎn)成本低、結(jié)構(gòu)簡單、低能耗低污染、體積小及容易安裝等優(yōu)勢被大量用于照明光源及顯示技術(shù)中。

一般的發(fā)光二極管包括藍寶石基板、以及依次生長在藍寶石基板上的N型半導(dǎo)體層、發(fā)光活性層和P型半導(dǎo)體層，以及設(shè)置在P型半導(dǎo)體層和N型半導(dǎo)體層上的P電極和N電極。

在發(fā)光二極管的制造過程中，一般為在藍寶石(sapphire)基板的C面上生長InGaN/GaN薄膜，而InGaN/GaN為六角柱結(jié)構(gòu)，其在InGaN/GaN界面上具有自發(fā)性極化與壓電性極化效應(yīng)，會使InGaN/GaN能帶產(chǎn)生傾斜，進而影響到載子在空間上的分布，讓電子與電洞的波函數(shù)在空間上形成分離的現(xiàn)象，最后使得電子與電洞的復(fù)合速率下降，降低了內(nèi)部量子效率，LED發(fā)光強度也隨之減弱進而影響其發(fā)光效能，此在學(xué)術(shù)上稱為量子限制斯塔克效應(yīng)(Quantum Confined Stark Effect,QCSE)。此外，由于InGaN/GaN結(jié)構(gòu)存在內(nèi)建極化電場，不僅進一步增加能帶的傾斜的程度，外加電壓的上升以及載子大量的注入，易造成電子會集中在靠近P型半導(dǎo)體層的量子阱，大量注入的載子也將逐漸超過量子阱的局限能力，過量的電子就會溢流出量子阱，而失去量子阱局限的電子將會直接往P型半導(dǎo)體層移動或是透過缺陷躍遷，造成能有效輻射復(fù)合的載子數(shù)量減少。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種品質(zhì)優(yōu)良且出光效率高的發(fā)光二極管外延片及其制造方法。

一種發(fā)光二極管外延片，其包括藍寶石襯底、依次覆蓋在所述藍寶石襯底的C面上的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光活性層和P型半導(dǎo)體層，所述發(fā)光活性層包括至少一層量子阱結(jié)構(gòu)，每層量子阱結(jié)構(gòu)包括量子阱區(qū)、漸變區(qū)、高鋁區(qū)以及阻擋區(qū)，所述阻擋區(qū)覆蓋并連接所述高鋁區(qū)，所述P型半導(dǎo)體層覆蓋并連接所述阻擋區(qū)，所述漸變區(qū)的材質(zhì)為鋁摻雜或銦摻雜的氮化鎵，且鋁或銦的含量自靠近N型半導(dǎo)體層的一側(cè)向遠離N型半導(dǎo)體層的一側(cè)呈線性變化。

一種發(fā)光二極管外延片的制造方法，包括如下步驟：

提供一藍寶石襯底，在所述藍寶石襯底的C面上依次覆蓋形成緩沖層及N型半導(dǎo)體層；

在N型半導(dǎo)體層上形成至少一層量子阱結(jié)構(gòu)，每層量子阱結(jié)構(gòu)包括量子阱區(qū)、漸變區(qū)、高鋁區(qū)以及阻擋區(qū)，所述阻擋區(qū)覆蓋并連接所述高鋁區(qū)，所述漸變區(qū)的材質(zhì)為鋁摻雜或銦摻雜的氮化鎵，且鋁或銦的含量自靠近N型半導(dǎo)體層的一側(cè)向遠離N型半導(dǎo)體層的一側(cè)呈線性變化；

在所述阻擋區(qū)上生長形成P型半導(dǎo)體層。

本發(fā)明提供的所述發(fā)光二極管外延片，通過在藍寶石襯底的C面上生長漸變區(qū)且漸變區(qū)的銦含量或鋁含量自靠近所述N型半導(dǎo)體層的一側(cè)向遠離所述N型半導(dǎo)體層的一側(cè)呈線性變化，從而改善量子限制斯塔克效應(yīng)，此外，所述量子阱結(jié)構(gòu)采用高鋁含量的高鋁區(qū)來減少所述量子阱區(qū)及所述阻擋區(qū)內(nèi)的銦擴散現(xiàn)象，以提升所述發(fā)光活性層的磊晶質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明發(fā)光二極管外延片的剖視圖。

圖2為本發(fā)明第一實施方式的發(fā)光二極管外延片發(fā)光活性層的單層量子阱結(jié)構(gòu)及含量變化示意圖。

圖3為本發(fā)明第二實施方式的發(fā)光二極管外延片發(fā)光活性層的單層量子阱結(jié)構(gòu)及含量變化示意圖。