[發明專利]一種發光二極管外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 201811015764.2
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109411575B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 郭炳磊;王群;葛永暉;呂蒙普;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;H01L33/00
• 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備方法，屬于半導體技術領域。所述發光二極管外延片包括襯底、N型半導體層、有源層和P型半導體層，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，所述發光二極管外延片還包括缺陷改善層，所述缺陷改善層設置在所述N型半導體層和所述有源層之間；所述缺陷改善層包括依次層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層的材料采用未摻雜的氮化鋁，所述第二子層的材料采用N型摻雜的氮化鋁鎵。本發明通過先設置未摻雜的氮化鋁層，再在氮化鋁層上設置N型摻雜的氮化鋁鎵層，可以大大提升氮化鋁鎵層的晶體質量，進而提高有源層的長晶質量。

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備方法。

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。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。

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、N型半導體層、有源層和P型半導體層，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，晶格常數差異較大，兩者之間存在較大的晶格失配。晶格失配產生的應力和缺陷會較多引入氮化鎵中，并在外延生長過程中不斷積累，降低外延壘晶的長晶質量，影響載流子在有源層的復合發光。

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：

為了避免應力和缺陷延伸到有源層，通常在N型半導體層和有源層之間設置N型摻雜的氮化鋁鎵層，以利用氮化鋁較高的勢壘來阻斷位錯和缺陷，改善外延晶體質量，同時提高載流子的平面擴展能力。但是藍寶石和氮化鎵之間晶格失配產生的應力和缺陷容易導致氮化鋁鎵的晶體質量較差，使得N型摻雜的氮化鋁鎵層的線缺陷密度高達10⁸cm^-3。較高的線缺陷密度還是會導致有源層的長晶質量變差，降低底層的抗靜電能力，容易產生漏電。

發明內容

本發明實施例提供了一種發光二極管外延片及其制備方法，能夠解決現有技術N型摻雜的氮化鋁鎵層導致有源層的長晶質量變差的問題。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，所述發光二極管外延片包括襯底、N型半導體層、有源層和P型半導體層，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，所述發光二極管外延片還包括缺陷改善層，所述缺陷改善層設置在所述N型半導體層和所述有源層之間；所述缺陷改善層包括依次層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層的材料采用未摻雜的氮化鋁，所述第二子層的材料采用N型摻雜的氮化鋁鎵。

可選地，所述第一子層的厚度為5nm～50nm。

可選地，所述第一子層的厚度為所述第二子層的厚度的1/4～1/2。

優選地，所述第二子層的厚度為15nm～140nm。

可選地，所述缺陷改善層的厚度為20nm～150nm。

可選地，所述第二子層中鋁組分的摩爾含量小于或等于0.3。

可選地，所述第二子層中N型摻雜劑的摻雜濃度小于所述N型半導體層中N型摻雜劑的摻雜濃度。

優選地，所述第二子層中N型摻雜劑的摻雜濃度為10¹⁸/cm³～5*10¹⁸/cm³。