[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: 201810254580.5
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108447952B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 葛永暉;郭炳磊;舒輝;呂蒙普;胡加輝;李鵬
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/12;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。外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、N型半導體層、質量改善層、多量子阱層和P型半導體層，質量改善層包括依次層疊的應力釋放層和缺陷阻擋層，應力釋放層包括依次層疊的至少兩個銦鎵氮層，至少兩個銦鎵氮層中銦組分的含量沿應力釋放層的層疊方向逐層減少；缺陷阻擋層包括依次層疊的至少兩個鋁銦鎵氮層，至少兩個鋁銦鎵氮層中鋁組分的含量沿缺陷阻擋層的層疊方向逐層減少，至少兩個鋁銦鎵氮層中銦組分的含量沿缺陷阻擋層的層疊方向逐層增加。本發明可以釋放應力和阻擋缺陷延伸，提高長晶質量。

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)是利用半導體的PN結電致發光原理制成的一種半導體發光器件。外延片是發光二極管制備過程中的初級成品。

目前氮化鎵基LED受到越來越多的關注和研究，其外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、未摻雜氮化鎵層、N型半導體層、多量子阱層、電子阻擋層和P型半導體層。

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：

考慮到生產成本，襯底的材料通常選擇藍寶石或者硅片。藍寶石或者硅片與氮化鎵之間存在較大的晶格失配，造成外延片的晶體質量較差，引入位錯和缺陷，導致外延片內的應力增大。而且隨著外延片中各層的層疊，外延片中的應力和缺陷會相應增加，影響多量子阱層中電子和空穴的復合發光，降低LED的發光效率。

發明內容

為了解決現有技術的問題，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緩沖層、N型半導體層、多量子阱層和P型半導體層，所述發光二極管外延片還包括質量改善層，所述質量改善層設置在所述N型半導體層和所述多量子阱層之間；所述質量改善層包括依次層疊的應力釋放層和缺陷阻擋層，所述應力釋放層包括依次層疊的至少兩個銦鎵氮層，所述至少兩個銦鎵氮層中銦組分的含量沿所述應力釋放層的層疊方向逐層減少；所述缺陷阻擋層包括依次層疊的至少兩個鋁銦鎵氮層，所述至少兩個鋁銦鎵氮層中鋁組分的含量沿所述缺陷阻擋層的層疊方向逐層減少，所述至少兩個鋁銦鎵氮層中銦組分的含量沿所述缺陷阻擋層的層疊方向逐層增加。

可選地，每個所述銦鎵氮層為In_xGa_1-xN層，0＜x＜0.5；每個所述鋁銦鎵氮層為Al_yIn_zGa_1-y-zN層，0＜y＜0.5，0＜z＜0.3。

可選地，所述至少兩個所述銦鎵氮層的數量為3個～10個，所述至少兩個鋁銦鎵氮層的數量為3個～10個。

可選地，相鄰兩個所述銦鎵氮層中，先層疊的所述銦鎵氮層的厚度和后層疊的所述銦鎵氮層的厚度的比值為1/10～1；相鄰兩個所述鋁銦鎵氮層中，先層疊的所述鋁銦鎵氮層的厚度和后層疊的所述鋁銦鎵氮層的厚度的比值為1/10～1。

可選地，所述應力釋放層的厚度和所述缺陷阻擋層的厚度的比值為1/10～1。

可選地，所述質量改善層的厚度為100nm～200nm。

另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、N型半導體層、質量改善層、多量子阱層和P型半導體層；