[發明專利]發光二極管外延片及其生長方法

在審

• 申請號: 201910085715.4
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109873057A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 姚振;從穎;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;H01L33/06
• 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生長方法，屬于半導體技術領域。外延片包括襯底、緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，有源層包括第一疊層結構、第二疊層結構、第三疊層結構和第四疊層結構，第一疊層結構的量子壘包括第一子層、第二子層和第三子層，第二疊層結構的量子壘包括第四子層和第五子層，第一子層、第三子層、第四子層、第四疊層結構的量子壘的材料均采用不摻雜的氮化鎵，第二子層、第五子層、第三疊層結構的量子壘的材料均采用摻雜硅的氮化鎵；第一疊層結構的量子壘中硅的平均摻雜濃度、第二疊層結構的量子壘中硅的平均摻雜濃度、第三疊層結構的量子壘中硅的摻雜濃度逐漸減小。本發明最終提高輻射復合效率。

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生長方法。

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。作為一種高效、環保、綠色的新型固態照明光源，LED正在被迅速廣泛地應用在交通信號燈、汽車內外燈、城市景觀照明、手機背光源等領域。LED的核心組件是芯片，提高芯片的發光效率是LED應用過程中不斷追求的目標。

芯片包括外延片和設置在外延片上的電極?，F有的LED外延片包括襯底、緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層依次層疊在襯底上。有源層包括多個量子阱和多個量子壘，多個量子阱和多個量子壘交替層疊設置。量子壘將N型半導體層提供的電子和P型半導體層提供的空穴限制在量子阱中進行復合發光，襯底提供外延生長的表面，緩沖層為外延生長提供成核中心。

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：

量子壘的材料通常采用摻雜硅的氮化鎵，以破壞晶體中的線缺陷，同時擴展注入LED的電流，降低LED的工作電壓。如果量子壘中摻雜高濃度的硅，雖然可以大大降低LED的工作電壓，但是會影響外延片的晶體質量，導致LED的發光亮度降低。如果量子壘中摻雜低濃度的硅，則LED工作電壓基本沒有變化，無法起到降低LED工作電壓的效果。因此，量子壘中硅的摻雜濃度很難同時兼顧外延片的晶體質量和LED的工作電壓。

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生長方法，能夠解決現有技術無法同時兼顧外延片的晶體質量和LED工作電壓的問題。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、緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層，所述緩沖層、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；所述有源層包括依次層疊的第一疊層結構、第二疊層結構、第三疊層結構和第四疊層結構，所述第一疊層結構、所述第二疊層結構、所述第三疊層結構和所述第四疊層結構均包括至少一個量子阱和至少一個量子壘，所述量子阱和所述量子壘交替層疊設置；所述第一疊層結構的量子壘包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第二疊層結構的量子壘包括依次層疊的第四子層和第五子層，所述第一子層的材料、所述第三子層的材料、所述第四子層的材料、所述第四疊層結構的量子壘的材料均采用不摻雜的氮化鎵，所述第二子層的材料、所述第五子層的材料、所述第三疊層結構的量子壘的材料均采用摻雜硅的氮化鎵；所述第一疊層結構的量子壘中硅的平均摻雜濃度大于所述第二疊層結構的量子壘中硅的平均摻雜濃度，所述第二疊層結構的量子壘中硅的平均摻雜濃度大于所述第三疊層結構的量子壘中硅的摻雜濃度。

可選地，所述第一疊層結構的量子壘的數量大于所述第二疊層結構的量子壘的數量，所述第二疊層結構的量子壘的數量大于所述第三疊層結構的量子壘的數量，所述第三疊層結構的量子壘的數量大于所述第四疊層結構的量子壘的數量。

進一步地，所述第一疊層結構的量子壘的數量與所述第二疊層結構的量子壘的數量之差、所述第二疊層結構的量子壘的數量與所述第三疊層結構的量子壘的數量之差、所述第三疊層結構的量子壘的數量與所述第四疊層結構的量子壘的數量之差相等。