[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810089267.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN108281519B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣媛媛;李昱樺;胡加輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華燦光電(蘇州)有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/04
• 分類號(hào): H01L33/04;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。外延片包括電子阻擋層，電子阻擋層為包括N個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)，每個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)均包括In_xGa_1?xN層和Al_yGa_1?yN層，In_xGa_1?xN層在900～950℃下生長(zhǎng)而成，可以提高多量子阱層的晶格質(zhì)量以及電子和空穴在多量子阱層中復(fù)合發(fā)光的效率，同時(shí)In的存在降低了Mg的激活能，提高了P型層的空穴濃度。Al_yGa_1?yN層在950～980℃下生長(zhǎng)而成，提高了Al_yGa_1?yN層的勢(shì)壘高度，阻擋電子溢流至P型層，且Al的含量逐漸降低或逐漸升高，可在減小對(duì)于空穴的阻擋作用的同時(shí)阻擋電子溢流至P型層，提高二極管的發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，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)

LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。以GaN基為基礎(chǔ)的LED器件作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，正在被迅速廣泛地得到應(yīng)用，如交通信號(hào)燈、戶外全彩顯示屏、城市景觀照明、汽車內(nèi)外燈、手機(jī)背光源等。

GaN基LED外延片是GaN基LED器件的主要結(jié)構(gòu)，GaN基LED外延片的結(jié)構(gòu)包括：襯底、以及層疊設(shè)置在襯底上的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型層、多量子阱層、高溫P型層和P型接觸層。造成GaN基LED器件發(fā)光效率較低的主要原因是GaN基LED外延片內(nèi)量子效率較低，而引起內(nèi)量子效率低的主要原因包括：空穴的注入效率低以及多量子阱層溢出的電子進(jìn)入到P型層與空穴發(fā)生非輻射復(fù)合。為了解決上述多量子阱層溢出的電子進(jìn)入到P型層與空穴發(fā)生非輻射復(fù)合造成的LED器件發(fā)光效率低的問題，GaN基LED外延片還可以包括設(shè)置在多量子阱層和P型層之間的電子阻擋層，通過電子阻擋層阻擋多量子阱層溢出的電子進(jìn)入到P型層。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

傳統(tǒng)的GaN基LED外延片中的電子阻擋層為高溫生長(zhǎng)的AlGaN層，電子阻擋層中Al的含量較高會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)出的外延片晶體質(zhì)量差，同時(shí)Al的含量較高則電子阻擋層的勢(shì)壘高度高，會(huì)阻擋空穴的注入，對(duì)提升內(nèi)量子效率的作用較小；并且由于電子阻擋層是在980℃的高溫下生長(zhǎng)而成，高溫會(huì)破壞多量子阱層的晶體質(zhì)量，從而影響LED外延片的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電子阻擋層中Al的含量較高造成LED的內(nèi)量子效率低下，且電子阻擋層在高溫下生長(zhǎng)會(huì)破壞多量子阱層的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制造方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊設(shè)置在所述襯底上的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型層、多量子阱層、電子阻擋層、高溫P型層和P型接觸層，

所述電子阻擋層為包括N個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)，每個(gè)周期的超晶格結(jié)構(gòu)包括靠近所述多量子阱層的In_xGa_1-xN層和遠(yuǎn)離所述多量子阱層的Al_yGa_1-yN層，0.1≤x≤0.2，0≤y≤0.2，所述In_xGa_1-xN層中In的含量小于所述多量子阱層中In的含量，所述Al_yGa_1-yN層中Al的含量逐漸降低或逐漸升高，所述In_xGa_1-xN層在900～950℃下生長(zhǎng)而成，所述Al_yGa_1-yN層在950～980℃下生長(zhǎng)而成，5≤N≤12；