[發明專利]一種氮化鎵基發光二極管外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201810825977.5
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109256445B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 葛永暉;郭炳磊;王群;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: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;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

本發明公開了一種氮化鎵基發光二極管外延片及其制作方法，屬于半導體技術領域。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，所述緩沖層、所述N型半導體層、所述有源層和所述P型半導體層依次層疊在所述襯底上，所述P型半導體層包括M個未摻雜的氮化鈧鋁層和(M+1)個P型摻雜的氮化鎵層，M個所述氮化鈧鋁層和(M+1)個所述氮化鎵層交替層疊設置，M為正整數。本發明通過在P型摻雜的氮化鎵層中插入至少一個未摻雜的氮化鈧鋁層，氮化鈧鋁層和氮化鎵層的交界面存在較強的二維空穴氣，可以有效提升P型半導體層中空穴的橫向擴展能力，降低LED的串聯電阻，進而降低LED的正向電壓，有利于LED在民用照明上的應用。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種氮化鎵基發光二極管外延片及其制作方法。

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。LED具有節能環保、可靠性高、使用壽命長等優點，因而受到廣泛的關注，近年來在背光源和顯示屏領域大放異彩，并且開始向民用照明市場進軍。對于民用照明來說，省電和耐用是兩項重要的評判標準，因此降低LED的串聯電阻和提高LED的抗靜電能力顯得尤為關鍵。

氮化鎵(GaN)具有良好的熱導性能，同時具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等優良特性，使氮化鎵(GaN)基LED受到越來越多的關注和研究。現有的氮化鎵基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型半導體層等結構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：

芯片工藝中會將電極設置在P型半導體層的部分區域上，通過電極注入P型半導體層的電流需要在P型半導體層內進行橫向擴展。由于P型半導體層提供的空穴體積較大，空穴的移動比較困難，因此電流在P型半導體層內的橫向擴展較差，LED的串聯電阻較大，導致LED的正向電壓較高，影響LED在民用照明上的應用。

發明內容

本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片及其制作方法，能夠解決現有技術電流在P型半導體層內的橫向擴展較差，影響LED在民用照明上的應用的問題。所述技術方案如下：

一方面，本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片，所述氮化鎵基發光二極管外延片包括襯底、緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，所述緩沖層、所述N型半導體層、所述有源層和所述P型半導體層依次層疊在所述襯底上，所述P型半導體層包括M個未摻雜的氮化鈧鋁層和(M+1)個P型摻雜的氮化鎵層，M個所述氮化鈧鋁層和(M+1)個所述氮化鎵層交替層疊設置，M為正整數。

可選地，所述氮化鈧鋁層為Sc_aAl_1-aN層，0.2＜a＜0.7。

可選地，所述氮化鈧鋁層的厚度為1nm～5nm。

優選地，所述氮化鎵層的厚度為所述氮化鈧鋁層的厚度為5倍～20倍。

可選地，2≤M≤10。

優選地，所述P型半導體層的厚度為100nm～300nm。

可選地，所述氮化鎵層中P型摻雜劑的摻雜濃度為10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³。

另一方面，本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片的制作方法，所述制作方法包括：