[發(fā)明專利]發(fā)光二極管外延片及其生長方法

有效

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• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109904287B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)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: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種發(fā)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、插入層、有源層和P型半導體層，插入層包括第一超晶格結構、第二超晶格結構和第三超晶格結構，第一超晶格結構的疊層結構包括第一子層和第二子層，第二超晶格結構的疊層結構包括第三子層和第四子層，第三超晶格結構的疊層結構包括第五子層、第六子層和第七子層，第一子層的材料采用氮化鋁，第二子層、第三子層和第六子層的材料采用氮化鎵，第四子層、第五子層和第七子層的材料采用氮化鋁鎵，第五子層中鋁組分的含量等于第四子層中鋁組分的含量，第七子層中鋁組分的含量大于第五子層中鋁組分的含量。本發(fā)明可提高復合發(fā)光效率。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其生長方法。

背景技術

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件。作為一種高效、環(huán)保、綠色的新型固態(tài)照明光源，LED正在被迅速廣泛地應用在交通信號燈、汽車內(nèi)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(fā)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。現(xiàn)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。襯底用于提供外延生長的表面，緩沖層用于提供外延生長的成核中心，N型半導體層用于提供復合發(fā)光的電子，P型半導體層用于提供復合發(fā)光的空穴，有源層用于進行電子和空穴的復合發(fā)光。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題：

N型半導體層的材料采用重摻硅的氮化鎵，會破壞晶格的完整性，產(chǎn)生較多的晶格缺陷并延伸到有源層，影響有源層中電子和空穴的復合發(fā)光。為了避免N型半導體層的晶格缺陷延伸到有源層中，可以在N型半導體層和有源層之間插入一層摻雜鋁的氮化鎵。通常插入的氮化鎵層中鋁的摻雜濃度越高，對缺陷的阻擋作用越好。但是插入的氮化鎵層中鋁的摻雜濃度太高，不但會阻擋缺陷延伸，還會阻擋N型半導體層的電子注入有源層中，導致注入有源層中的電子數(shù)量減少，影響有源層中電子和空穴的復合發(fā)光。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其生長方法，能夠解決現(xiàn)有技術影響有源層中電子和空穴復合發(fā)光的問題。所述技術方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括襯底、緩沖層、N型半導體層、插入層、有源層和P型半導體層，所述緩沖層、所述N型半導體層、所述插入層、所述有源層和所述P型半導體層依次層疊在所述襯底上；所述插入層包括依次層疊的第一超晶格結構、第二超晶格結構和第三超晶格結構，所述第一超晶格結構、所述第二超晶格結構和所述第三超晶格結構均包括多個周期的疊層結構；所述第一超晶格結構的每個周期的疊層結構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氮化鋁，所述第二子層的材料采用氮化鎵；所述第二超晶格結構的每個周期的疊層結構包括依次層疊的第三子層和第四子層，所述第三子層的材料采用氮化鎵，所述第四子層的材料采用氮化鋁鎵；所述第三超晶格結構的每個周期的疊層結構包括依次層疊的第五子層、第六子層和第七子層，所述第五子層的材料采用氮化鋁鎵，所述第五子層中鋁組分的含量等于所述第四子層中鋁組分的含量，所述第六子層的材料采用氮化鎵，所述第七子層的材料采用氮化鋁鎵，所述第七子層中鋁組分的含量大于所述第五子層中鋁組分的含量。

可選地，所述第一超晶格結構的疊層結構的數(shù)量大于所述第二超晶格結構的疊層結構的數(shù)量，所述第二超晶格結構的疊層結構的數(shù)量大于所述第三超晶格結構的疊層結構的數(shù)量。

進一步地，所述第一超晶格結構的疊層結構的數(shù)量與所述第二超晶格結構的疊層結構的數(shù)量之差，等于所述第二超晶格結構的疊層結構的數(shù)量與所述第三超晶格結構的疊層結構的數(shù)量之差。

更進一步地，所述第一超晶格結構的疊層結構的數(shù)量比所述第二超晶格結構的疊層結構的數(shù)量多1個～2個。