[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: 201810395843.4
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108831974B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 魏曉駿;郭炳磊;李鵬;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/04;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造方法，屬于半導體技術領域。包括襯底、緩沖層、未摻雜的GaN層、N型層、有源層、低溫P型層、電子阻擋層、高溫P型層和P型接觸層，電子阻擋層為包括N個周期的Al_xGa_1?xN/AlN/GaN/In_yGa_1?yN超晶格結構，N為大于等于2的正整數，電子阻擋層的厚度為10～25nm。與現有的厚度大于50nm的電子阻擋層相比，本發明提供的電子阻擋層的厚度大大減小，進而減少了材料間的極化和應力作用，降低了電子阻擋層在價帶異質結界面產生的價帶帶階，使得空穴能夠更好的注入有源層，則空穴的濃度增加，更多的空穴可以在有源層中與電子復合發光，提高了LED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。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、汽車內外燈、城市景觀照明、手機背光源等。

外延片是LED中的主要構成部分，現有的GaN基LED外延片包括襯底和設置在襯底上的GaN基外延層，GaN基外延層包括依次層疊在襯底上的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型層(N型區)、有源層、電子阻擋層、高溫P型層(P型區)和P型接觸層。N型區提供的電子和P型區提供的空穴在有源層復合發光。其中電子阻擋層通常為AlGaN層或多個周期的AlGaN/InGaN超晶格結構，電子阻擋層的厚度大于50nm。

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：

現有的LED外延片中，電子阻擋層設計得較厚(通常大于50nm)，較厚的電子阻擋層會導致材料間的極化和應力作用，同時會產生一個高的價帶阻礙空穴向有源層遷移，因此N型區提供的電子的濃度比P型區中提供的空穴的濃度高，電子的遷移率比空穴快很多，導致電子和空穴的復合發光效率降低，從而使得LED的發光效率降低。

發明內容

為了解決現有技術中電子阻擋層設計得較厚，使得LED的發光效率降低的問題，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，以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、未摻雜的GaN層、N型層、有源層、低溫P型層、電子阻擋層、高溫P型層和P型接觸層，所述低溫P型層為GaN層，

所述電子阻擋層為包括N個周期的Al_xGa_1-xN/AlN/GaN/In_yGa_1-yN超晶格結構，0.05<x<0.15，0.2<y<0.4，N為大于等于2的正整數，所述電子阻擋層的厚度為10～25nm；

在所述Al_xGa_1-xN/AlN/GaN/In_yGa_1-yN超晶格結構中每個Al_xGa_1-xN子層的厚度為0.5～1.5nm。

進一步地，在所述Al_xGa_1-xN/AlN/GaN/In_yGa_1-yN超晶格結構中每個AlN子層的厚度為0.5～1.5nm。

進一步地，在所述Al_xGa_1-xN/AlN/GaN/In_yGa_1-yN超晶格結構中每個GaN子層的厚度為1～2nm。