[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810169179.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108598226B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張奕;董彬忠;王江波
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11138
• 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備方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。外延片包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、多量子阱層和P型半導(dǎo)體層，多量子阱層包括交替層疊的n個量子阱和(n+1)個量子壘，每個量子壘包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層、第四子層和第五子層，第一子層和第五子層為N型摻雜的氮化鎵層，第二子層和第四子層為沒有摻雜的氮化鎵層，第三子層為沒有摻雜的氮化鋁層；(n+1)個量子壘的第一子層中N型摻雜劑的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐層減少，(n+1)個量子壘的第五子層中N型摻雜劑的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐層減少。本發(fā)明可提高LED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備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是利用半導(dǎo)體PN結(jié)特性將電能轉(zhuǎn)換為光能的發(fā)光器件。LED的光電轉(zhuǎn)換效率遠高于白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)照明器件，而且具有可靠性高、壽命長等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用在照明領(lǐng)域。

芯片是LED的核心組件，包括外延片和設(shè)置在外延片上的電極?，F(xiàn)有的LED外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、多量子阱(英文：MultipleQuantum Well，簡稱：MQW)層和P型半導(dǎo)體層。其中，多量子阱層包括多個量子阱和多個量子壘，多個量子阱和多個量子壘交替層疊設(shè)置。量子阱為銦鎵氮層，量子壘為氮化鎵層。N型半導(dǎo)體層提供的電子和P型半導(dǎo)體層提供的空穴注入多量子阱層后，被量子壘限定在量子阱中進行輻射復(fù)合發(fā)光。

在實現(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：

P型半導(dǎo)體層提供的空穴數(shù)量較少，而且空穴的遷移比電子困難，因此大部分空穴都只遷移到最靠近P型半導(dǎo)體層的一個或多個量子阱中與電子進行復(fù)合發(fā)光，而最靠近N型半導(dǎo)體層的一個或多個量子阱中基本上沒有進行復(fù)合發(fā)光，嚴重影響了量子阱的光電轉(zhuǎn)換效率，造成LED的發(fā)光效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)量子阱復(fù)合分光不均勻，造成LED的發(fā)光效率較低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(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在所述襯底上的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、多量子阱層和P型半導(dǎo)體層，所述多量子阱層包括n個量子阱和(n+1)個量子壘，所述n個量子阱和所述(n+1)個量子壘交替層疊設(shè)置，每個所述量子壘包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層、第四子層和第五子層，所述第一子層和所述第五子層為N型摻雜的氮化鎵層，所述第二子層和所述第四子層為沒有摻雜的氮化鎵層，所述第三子層為沒有摻雜的氮化鋁層；所述(n+1)個量子壘的第一子層中N型摻雜劑的摻雜濃度沿所述發(fā)光二極管外延片的層疊方向逐層減少，所述(n+1)個量子壘的第五子層中N型摻雜劑的摻雜濃度沿所述發(fā)光二極管外延片的層疊方向逐層減少。

可選地，與同一個所述量子阱相鄰的第一子層和第五子層中N型摻雜劑的摻雜濃度相同。

優(yōu)選地，相鄰兩個所述量子壘的第一子層中N型摻雜劑的摻雜濃度之間的差值相等。

優(yōu)選地，最靠近所述N型半導(dǎo)體層的量子壘的第一子層中N型摻雜劑的摻雜濃度小于或等于所述N型半導(dǎo)體層中N型摻雜劑的摻雜濃度。

可選地，所述(n+1)個量子壘的第一子層中電子的濃度為10¹⁷cm^-3～10¹⁹cm^-3，所述(n+1)個量子壘的第二子層中電子的濃度為0，所述(n+1)個量子壘的第三子層中電子的濃度為0，所述(n+1)個量子壘的第四子層中電子的濃度為0，所述(n+1)個量子壘的第五子層中電子的濃度為10¹⁷cm^-3～10¹⁹cm^-3。