[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: 201910061722.0
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109920883B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 劉旺平;喬楠;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: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/12;H01L33/32
• 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。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，所述低溫緩沖層和所述三維成核層均為摻鈹的GaN層，所述低溫緩沖層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸升高，所述三維成核層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸降低。本發明提供的氮化鎵基發光二極管外延片可以提高外延層的底層晶體質量，進而提高外延層的晶體質量。

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。由于襯底與GaN晶格常數差異較大，在外延過程中會累積應力和缺陷，影響外延層的晶體質量，從而影響載流子輸運和降低載流子在多量子阱層內的有效復合，使LED的發光效率下降。因此通過生長低溫緩沖層和三維成核層能在一定程度上緩解襯底與GaN外延層之間的晶格失配度，從而可以減少底層缺陷的產生。

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：

低溫環境下生長出的緩沖層晶體質量較差，會使得在其上生長的三維成核層的結晶質量較差，產生較多的位錯密度，導致外延層的底層晶體質量下降，后續難以得到晶體質量較好的外延層，嚴重影響了LED的質量。

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，可以提高外延層的底層晶體質量，從而得到晶體質量較高的外延層。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，

所述低溫緩沖層和所述三維成核層均為摻鈹的GaN層，所述低溫緩沖層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸升高，所述三維成核層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸降低。

進一步地，所述低溫緩沖層中鈹的摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3。

進一步地，所述三維成核層中鈹的摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3。

另一方面，本發明提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片的制造方法，所述制造方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長低溫緩沖層、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，所述低溫緩沖層和所述三維成核層均為摻鈹的GaN層，所述低溫緩沖層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸升高，所述三維成核層中鈹的摻雜濃度沿外延片的層疊方向逐漸降低。

進一步地，所述低溫緩沖層的生長溫度隨著所述鈹的摻雜濃度的升高而逐漸上升。

進一步地，所述低溫緩沖層的生長溫度為500～800℃。

進一步地，所述低溫緩沖層中鈹的摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁹cm^-3。