[發明專利]一種發光二極管外延片及其制造方法

在審

• 申請號: 201810272757.4
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108470808A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 從穎;姚振;蔣曉旭;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: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/06;H01L33/32;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造方法，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、有源層、電子阻擋層和P型半導體層，電子阻擋層包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，第一子層為摻雜鋁的氮化鎵層，第二子層為沒有摻雜的氮化鎵層，第三子層為摻雜銦的氮化鎵層。本發明通過插入銦鎵氮層，利用銦的能帶較小，可以避免對空穴的注入產生阻擋作用，有利于增加空穴的注入數量，從而增加有源層中電子和空穴復合發光的概率，進而提高了發光二極管的發光效率。而且在鋁鎵氮層和銦鎵氮層之間設置有氮化鎵層，可以有效緩解鋁鎵氮層和銦鎵氮層直接接觸生長帶來的晶格失配。

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

發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能發光的半導體電子元件。作為一種高效、環保、綠色的新型固態照明光源，LED正在被迅速廣泛地應用在交通信號燈、城市景觀照明、手機背光源等領域。

外延片是LED制備過程中的初級成品。現有的LED外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、N型半導體層、有源層、電子阻擋層和P型半導體層。其中，N型半導體層提供的電子和P型半導體層提供的空穴注入有源層進行復合發光。

由于電子的遷移數量和遷移速度都遠優于空穴，因此在有源層和P型半導體層之間設置電子阻擋層，以避免電子躍遷到P型半導體層中與空穴進行非輻射復合，降低LED的發光效率。具體地，電子阻擋層為P型摻雜的鋁鎵氮層。

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：

電子阻擋層在阻擋電子躍遷到P型半導體層中與空穴進行非輻射復合的同時，也會對P型半導體層注入有源層中與電子進行復合發光的空穴造成阻擋，影響有源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造方法。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、有源層、電子阻擋層和P型半導體層，所述電子阻擋層包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層為摻雜鋁的氮化鎵層，所述第二子層為沒有摻雜的氮化鎵層，所述第三子層為摻雜銦的氮化鎵層。

可選地，所述有源層包括交替層疊的多個量子阱和多個量子壘，每個所述量子阱為銦鎵氮層；所述第三子層中銦的摻雜濃度小于每個所述量子阱中銦的摻雜濃度。

可選地，所述第二子層的厚度小于所述第一子層的厚度。

可選地，所述第三子層的厚度小于所述第一子層的厚度。

可選地，所述第一子層中鋁的摻雜濃度為5*10²⁰/cm³～2.5*10²¹/cm³。

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造方法，所述制造方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、N型半導體層、有源層、電子阻擋層和P型半導體層；

其中，所述電子阻擋層包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層為摻雜鋁的氮化鎵層，所述第二子層為沒有摻雜的氮化鎵層，所述第三子層為摻雜銦的氮化鎵層。

可選地，所述第二子層的生長溫度比所述第一子層的生長溫度高。

優選地，所述第三子層的生長溫度比所述第二子層的生長溫度低。