[發明專利]氮化鎵基發光二極管外延片及其制造方法

有效

• 申請號: 201910048012.4
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109768133B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陶章峰;張武斌;喬楠;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: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;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造方法，屬于半導體技術領域。外延片的多量子阱層包括交替生長的InGaN量子阱層和量子壘層，量子壘層包括第一量子壘層和第二量子壘層，第二量子壘層為多量子阱層中最靠近電子阻擋層的一個量子壘層，第一量子壘層為除第二量子壘層之外的量子壘層，第一量子壘層為GaN層，第二量子壘層包括依次層疊的第一GaN子層、第二子層和第三子層，第一子層與量子阱層接觸，第二子層和第三子層均包括交替生長的InGaN層和AlGaN層，第三子層中摻有Mg，第三子層中的InGaN層與電子阻擋層接觸。本發明提供的發光二極管外延片可以提高空穴的濃度和注入效率，從而提高LED的發光效率。

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造方法。

背景技術

LED(Light Emitting Diode，發光二極管)是一種能發光的半導體電子元件。作為一種高效、環保、綠色新型固態照明光源，正在被迅速廣泛地得到應用，如交通信號燈、汽車內外燈、城市景觀照明、手機背光源等。

外延片是LED中的主要構成部分，現有的GaN基LED外延片包括襯底、以及依次層疊在襯底上的低溫緩沖層、三維成核層、二維恢復層、未摻雜的GaN 層、N型層、多量子阱層、電子阻擋層和P型層，其中，多量子阱層包括交替生長的InGaN阱層和GaN壘層，電子阻擋層為P型AlGaN層。

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：

多量子阱層的最后一個GaN壘層和P型AlGaN電子阻擋層之間由于晶格失配存在極化效應，導致電子阻擋層的能帶向下彎曲，降低了電子阻擋層對于電子的阻擋作用。而電子具有較小的有效質量和較高的遷移率，因此電子可以輕易的越過電子阻擋層所形成的勢壘，到達P型層與空穴發生非輻射復合，空穴的濃度和注入效率降低，LED的發光效率降低。

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造方法，可以提高空穴的濃度和注入效率，從而提高LED的發光效率。所述技術方案如下：

一方面，本發明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、以及依次生長在所述襯底上的低溫緩沖層、三維成核層、二維恢復層、未摻雜的GaN層、N型層、多量子阱層、電子阻擋層和P 型層，所述多量子阱層包括交替生長的量子阱層和量子壘層，所述量子阱層為InGaN層，所述電子阻擋層為AlGaN層，

所述量子壘層包括第一量子壘層和第二量子壘層，所述第二量子壘層為所述多量子阱層中最靠近所述電子阻擋層的一個量子壘層，所述第一量子壘層為除所述第二量子壘層之外的量子壘層，所述第一量子壘層為GaN層，所述第二量子壘層包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層為GaN 層，所述第一子層與所述量子阱層接觸，所述第二子層和所述第三子層均包括交替生長的InGaN層和AlGaN層，所述第三子層中摻有Mg，所述第三子層中的InGaN層與所述電子阻擋層接觸；

所述第一子層的厚度為0.5～1.5nm，所述第二子層的厚度為2～6nm，所述第三子層的厚度為3～7nm。

進一步地，所述第二子層中的InGaN層和所述第二子層中的AlGaN層的厚度相等。

進一步地，所述第二子層包括m層InGaN層和m層AlGaN層，m為大于 0的正整數。

進一步地，所述第三子層中的InGaN層和所述第三子層中的AlGaN層的厚度相等。

進一步地，所述第三子層包括n+1層InGaN層和n層AlGaN層，n為大于 0的正整數。

進一步地，所述第三子層中的Mg的摻雜濃度為1×10⁶～1×10⁷cm^-3。