[發明專利]一種發光二極管外延片及其生長方法

有效

• 申請號: 201810283347.X
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108717954B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 姚振;從穎;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: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/22;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生長方法，屬于半導體技術領域。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低溫緩沖層、三維生長層、二維生長層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，所述三維生長層包括依次層疊的復合結構和單層結構，所述復合結構包括依次層疊的多個子層，每個所述子層為摻雜鎂的氮化鎵層，且所述多個子層中鎂的摻雜濃度沿所述復合結構的層疊方向逐層降低，所述單層結構為沒有摻雜的氮化鎵層。本發明通過在三維生長層的生長初期摻雜鎂，有利于晶種的聚集，提高晶種的穩定性，從而提高三維生長層的晶體質量，進而提高后續生長的二維生長層、有源層等的晶體質量，最終提升發光二極管的發光效率。

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生長方法。

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。

在生長緩沖層時，通常先以較低的生長溫度在襯底上鋪設一層很薄的氮化鎵，稱為低溫緩沖層；再在低溫緩沖層上三維(英文：Three Dimensions，簡稱：3D)縱向生長氮化鎵，形成多個相互獨立的島狀結構，稱為三維生長層；最后在各個島狀結構上和各個島狀結構之間二維(英文：Two Dimensions，簡稱：2D)橫向生長氮化鎵，形成平面結構，稱為二維生長層。

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：

由于低溫高壓有利于氮化鎵的三維縱向生長，因此目前都是采用較低的生長溫度和較高的生長壓力形成三維生長層。但是較低的生長溫度在有利于氮化鎵的三維縱向生長的同時，也會影響氮化鎵的晶體質量，使得三維生長的晶體質量，進而造成后續生長的二維生長層、有源層等的晶體質量較差，導致發光二極管的發光效率較低。

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生長方法。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低溫緩沖層、三維生長層、二維生長層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，所述三維生長層包括依次層疊的復合結構和單層結構，所述復合結構包括依次層疊的多個子層，每個所述子層為摻雜鎂的氮化鎵層，且所述多個子層中鎂的摻雜濃度沿所述復合結構的層疊方向逐層降低，所述單層結構為沒有摻雜的氮化鎵層。

可選地，所述復合結構的厚度小于或等于所述單層結構的厚度。

優選地，所述多個子層的厚度相等。

可選地，相鄰兩個所述子層中鎂的摻雜濃度的差值沿所述復合結構的層疊方向逐層降低。

可選地，所述多個子層中鎂的摻雜濃度的最大值小于所述P型半導體層中P型摻雜劑的摻雜濃度。

另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的生長方法，所述生長方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長低溫緩沖層、三維生長層、二維生長層、N型半導體層、有源層和P型半導體層；

其中，所述三維生長層包括依次層疊的復合結構和單層結構，所述復合結構包括依次層疊的多個子層，每個所述子層為摻雜鎂的氮化鎵層，且所述多個子層中鎂的摻雜濃度沿所述復合結構的層疊方向逐層降低，所述單層結構為沒有摻雜的氮化鎵層。