[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: 201810089267.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108281519B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 蔣媛媛;李昱樺;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電(蘇州)有限公司
• 主分類號: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 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。外延片包括電子阻擋層，電子阻擋層為包括N個周期的超晶格結構，每個周期的超晶格結構均包括In_xGa_1?xN層和Al_yGa_1?yN層，In_xGa_1?xN層在900～950℃下生長而成，可以提高多量子阱層的晶格質量以及電子和空穴在多量子阱層中復合發光的效率，同時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℃下生長而成，提高了Al_yGa_1?yN層的勢壘高度，阻擋電子溢流至P型層，且Al的含量逐漸降低或逐漸升高，可在減小對于空穴的阻擋作用的同時阻擋電子溢流至P型層，提高二極管的發光效率。

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外延片及其制造方法。

背景技術

LED(Light Emitting Diode，發光二極管)是一種能發光的半導體電子元件。以GaN基為基礎的LED器件作為一種高效、環保、綠色新型固態照明光源，正在被迅速廣泛地得到應用，如交通信號燈、戶外全彩顯示屏、城市景觀照明、汽車內外燈、手機背光源等。

GaN基LED外延片是GaN基LED器件的主要結構，GaN基LED外延片的結構包括：襯底、以及層疊設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器件發光效率較低的主要原因是GaN基LED外延片內量子效率較低，而引起內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入到P型層與空穴發生非輻射復合。為了解決上述多量子阱層溢出的電子進入到P型層與空穴發生非輻射復合造成的LED器件發光效率低的問題，GaN基LED外延片還可以包括設置在多量子阱層和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入到P型層。

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：

傳統的GaN基LED外延片中的電子阻擋層為高溫生長的AlGaN層，電子阻擋層中Al的含量較高會導致生長出的外延片晶體質量差，同時Al的含量較高則電子阻擋層的勢壘高度高，會阻擋空穴的注入，對提升內量子效率的作用較小；并且由于電子阻擋層是在980℃的高溫下生長而成，高溫會破壞多量子阱層的晶體質量，從而影響LED外延片的性能。

發明內容

為了解決現有技術中電子阻擋層中Al的含量較高造成LED的內量子效率低下，且電子阻擋層在高溫下生長會破壞多量子阱層的問題，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、以及依次層疊設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個周期的超晶格結構，每個周期的超晶格結構包括靠近所述多量子阱層的In_xGa_1-xN層和遠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℃下生長而成，所述Al_yGa_1-yN層在950～980℃下生長而成，5≤N≤12；