[發(fā)明專利]一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810826982.8
• 申請(qǐng)日: 2018-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN109244206B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛永暉;郭炳磊;王群;呂蒙普;胡加輝;李鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/32
• 分類號(hào): H01L33/32;H01L33/06;H01L33/44;H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。外延片包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層依次層疊在襯底上；有源層包括多個(gè)量子阱和多個(gè)量子壘，多個(gè)量子阱和多個(gè)量子壘交替層疊設(shè)置；量子壘包括M個(gè)未摻雜的氮化鈧鋁層和(M+1)個(gè)未摻雜的氮化鎵層，M個(gè)氮化鈧鋁層和(M+1)個(gè)氮化鎵層交替層疊設(shè)置，M為正整數(shù)。本發(fā)明通過在未摻雜的氮化鎵層中插入至少一個(gè)未摻雜的氮化鈧鋁層作為量子壘，氮化鈧鋁層和氮化鎵層配合，可以緩解藍(lán)寶石和氮化鎵之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷，提高LED的內(nèi)量子效率，進(jìn)而提高LED的發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱：LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。LED具有節(jié)能環(huán)保、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而受到廣泛的關(guān)注，近年來在背光源和顯示屏領(lǐng)域大放異彩，并且開始向民用照明市場(chǎng)進(jìn)軍。

氮化鎵(GaN)具有良好的熱導(dǎo)性能，同時(shí)具有耐高溫、耐酸堿、高硬度等優(yōu)良特性，使氮化鎵(GaN)基LED受到越來越多的關(guān)注和研究?，F(xiàn)有的氮化鎵基LED外延片包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層依次層疊在襯底上。P型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的空穴，N型半導(dǎo)體層用于提供進(jìn)行復(fù)合發(fā)光的電子，有源層用于進(jìn)行電子和空穴的輻射復(fù)合發(fā)光，襯底用于為外延材料提供生長(zhǎng)表面；襯底的材料通常選擇藍(lán)寶石，N型半導(dǎo)體層等結(jié)構(gòu)的材料通常選擇氮化鎵，藍(lán)寶石和氮化鎵為異質(zhì)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(dǎo)體層之間的晶格失配。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

藍(lán)寶石和氮化鎵之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷會(huì)隨著外延生長(zhǎng)而延伸并進(jìn)行累積，延伸到有源層時(shí)累積的應(yīng)力和缺陷已經(jīng)比較嚴(yán)重，會(huì)對(duì)電子和空穴的復(fù)合發(fā)光造成不良影響，導(dǎo)致LED的內(nèi)量子效率較低，最終降低LED的發(fā)光效率，影響LED在民用照明上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片及其制作方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)藍(lán)寶石和氮化鎵之間晶格失配產(chǎn)生的應(yīng)力和缺陷延伸到有源層降低LED的發(fā)光效率的問題。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種氮化鎵基發(fā)光二極管外延片，所述氮化鎵基發(fā)光二極管外延片包括襯底、緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層，所述緩沖層、所述N型半導(dǎo)體層、所述有源層和所述P型半導(dǎo)體層依次層疊在所述襯底上；所述有源層包括多個(gè)量子阱和多個(gè)量子壘，所述多個(gè)量子阱和所述多個(gè)量子壘交替層疊設(shè)置；所述量子壘包括M個(gè)未摻雜的氮化鈧鋁層和(M+1)個(gè)未摻雜的氮化鎵層，M個(gè)所述氮化鈧鋁層和(M+1)個(gè)所述氮化鎵層交替層疊設(shè)置，M為正整數(shù)。

可選地，所述氮化鈧鋁層為Sc_aAl_1-aN層，0.2＜a＜0.8。

可選地，所述氮化鈧鋁層的厚度為0.5nm～2nm。

優(yōu)選地，所述氮化鎵層的厚度為所述氮化鈧鋁層的厚度為2倍～10倍。

可選地，2≤M≤10。

優(yōu)選地，所述量子阱的厚度為9nm～20nm。

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

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長(zhǎng)緩沖層、N型半導(dǎo)體層、有源層和P型半導(dǎo)體層；