[發明專利]一種發光二極管外延片及其制作方法

有效

• 申請號: 201811287271.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109638127B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 郭炳磊;王群;葛永暉;李鵬;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/20;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作方法，屬于半導體技術領域。外延片包括襯底、電子提供層、有源層和空穴提供層，所述電子提供層、所述有源層和所述空穴提供層依次層疊在所述襯底上，所述空穴提供層包括(n+1)個第一子層和n個第二子層，n為正整數，所述(n+1)個第一子層和所述n個第二子層交替層疊設置；每個所述第一子層的材料采用P型摻雜的氮化鎵，每個所述第二子層的材料采用摻雜鈮的氮化鎵。本發明通過在P型摻雜的氮化鎵中插入至少一層摻雜鈮的氮化鎵，摻雜鈮的氮化鎵和P型摻雜的氮化鎵的交界面具有較強的二維空穴氣，有利于P型摻雜的氮化鎵提供的空穴進行橫向擴展，從而大大提高了空穴的遷移率。

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。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。襯底用于為外延材料提供生長表面，N型半導體層用于提供進行復合發光的電子，P型半導體層用于提供進行復合發光的空穴，有源層用于進行電子和空穴的輻射復合發光。

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：

電極材料會吸收有源層發出的光線，因此P型電極通常會設置在P型半導體層的部分區域上，以使有源層發出的光線可以從P型半導體層未設置P型電極的區域透射出去。由于P型半導體層的材料一般采用摻雜鎂的氮化鎵，空穴在氮化鎵中的橫向擴展能力較弱，因此注入有源層中的空穴大部分來自于P型半導體層設置P型電極的區域，P型半導體層未設置P型電極的區域注入有源層的空穴數量很少，使得P型半導體層整體注入有源層的空穴數量較少，有源層中電子和空穴的復合效率較低，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及其制作方法，能夠解決現有技術空穴注入效率低，影響LED發光效率的問題。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、電子提供層、有源層和空穴提供層，所述電子提供層、所述有源層和所述空穴提供層依次層疊在所述襯底上，所述空穴提供層包括(n+1)個第一子層和n個第二子層，n為正整數，所述(n+1)個第一子層和所述n個第二子層交替層疊設置；每個所述第一子層的材料采用P型摻雜的氮化鎵，每個所述第二子層的材料采用摻雜鈮的氮化鎵。

可選地，所述n個第二子層的厚度沿所述發光二極管外延片的層疊方向逐層減小。

優選地，所述第二子層的厚度為5nm～15nm。

更優選地，所述第一子層的厚度為所述第二子層的厚度的2倍～10倍。

可選地，所述n個第二子層中鈮的摻雜濃度沿所述發光二極管外延片的層疊方向逐層減小。

優選地，所述第二子層中鈮原子和鎵原子的數量比為3/10～4/5。

可選地，1≤n≤10。

另一方面，本發明實施例提供了一種發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；

在所述襯底上依次形成電子提供層、有源層和空穴提供層；

其中，所述空穴提供層包括(n+1)個第一子層和n個第二子層，n為正整數，所述(n+1)個第一子層和所述n個第二子層交替層疊設置；每個所述第一子層的材料采用P型摻雜的氮化鎵，每個所述第二子層的材料采用摻雜鈮的氮化鎵。