[發明專利]一種發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片

有效

• 申請號: 201810698820.0
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109103303B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 李昱樺;喬楠;劉春楊;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: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/04;B82Y40/00
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 徐立

本發明公開了一種發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片，屬于半導體技術領域。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、有源層、低溫P型層和高溫P型層，所述低溫P型層的生長溫度低于所述高溫P型層的生長溫度；其中，所述低溫P型層和所述高溫P型層中的至少一個為超晶格結構，所述超晶格結構包括依次層疊的多個子層，每個所述子層采用如下方式形成：持續通入銦源、鎵源、氨氣和載氣，形成氮化銦鎵層；停止通入銦源和鎵源，同時繼續通入氨氣和載氣，對所述氮化銦鎵層進行處理；開始通入鎂源，同時繼續通入氨氣和載氣，在所述氮化銦鎵層上形成氮化鎂層。本發明可提高超晶格結構中空穴的濃度。

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的制備方法及發光二極管外延片。

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正在被廣泛應用于照明、顯示屏、信號燈、背光源、玩具等領域。在發光二極管產業的發展中，寬帶隙(Eg＞2.3eV)半導體材料氮化鎵(GaN)的發展十分迅速。

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、緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層依次層疊在襯底上。P型半導體層用于提供進行復合發光的空穴，N型半導體層用于提供進行復合發光的電子，有源層用于進行電子和空穴的輻射復合發光，襯底用于為外延材料提供生長表面；襯底的材料通常選擇藍寶石，N型半導體層等的材料通常選擇氮化鎵，藍寶石和氮化鎵為異質材料，兩者之間存在較大的晶格失配，緩沖層用于緩解襯底和N型半導體層之間的晶格失配。

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：

非故意摻雜的本征氮化鎵中具有很高的本底電子濃度(電子濃度高達10¹⁶/cm³)，因此本征氮化鎵呈現N型，導致獲得P型氮化鎵的難度比獲得N型氮化鎵的難度大很多，而且P型氮化鎵中P型雜質的活化率很低，因此P型氮化鎵形成的P型半導體層難以實現高空穴濃度，P型半導體層所能提供的空穴數量較少，進而使得有源層中與電子進行復合發光的空穴數量較少，限制了有源層中的復合發光效率，最終造成LED的發光效率較低。

發明內容

本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法及發光二極管外延片，能夠解決現有技術P型半導體層難以實現高空穴濃度，最終造成LED的發光效率較低的問題。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、有源層、低溫P型層和高溫P型層，所述低溫P型層的生長溫度低于所述高溫P型層的生長溫度；

其中，所述低溫P型層和所述高溫P型層中的至少一個為超晶格結構，所述超晶格結構包括依次層疊的多個子層，每個所述子層采用如下方式形成：

持續通入銦源、鎵源、氨氣和載氣，形成氮化銦鎵層；

停止通入銦源和鎵源，同時繼續通入氨氣和載氣，對所述氮化銦鎵層進行處理；

開始通入鎂源，同時繼續通入氨氣和載氣，在所述氮化銦鎵層上形成氮化鎂層。

可選地，所述載氣為氮氣和氫氣的混合氣體，生長所述低溫P型層時所述載氣中氫氣所占的比例小于生長所述高溫P型層時所述載氣中氫氣所占的比例。

可選地，所述子層的數量為5個～30個。

可選地，所述氮化銦鎵層的厚度為10nm～50nm。

可選地，所述氮化銦鎵層的處理時間為5s～30s。