[發明專利]發光二極管外延片及其生長方法

在審

• 申請號: 201910085727.7
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109920892A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 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: H01L33/14
• 分類號: H01L33/14;H01L33/02;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生長方法，屬于半導體技術領域。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P型半導體層包括依次層疊的多個疊層結構，所述疊層結構包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層；所述第一子層的材料和所述第三子層的材料均采用摻雜鎂的氮化鎵，所述第一子層中鎂的摻雜濃度小于所述第三子層中鎂的摻雜濃度；所述第二子層的材料采用未摻雜的氮化銦。本發明可以增加P型半導體層注入有源層的空穴數量。

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。現有的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光的電子，P型半導體層用于提供復合發光的空穴，有源層用于進行電子和空穴的復合發光。

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：

P型半導體層中提供空穴的鎂摻雜的激活效率很低，導致注入有源層的空穴數量遠小于注入有源層的電子數量，加上電子的移動速率遠大于空穴，極大地限制了有源層中電子和空穴的復合發光，影響LED的發光效率。雖然理論上P型半導體層中鎂的摻雜濃度和P型半導體層的生長溫度較高時P型半導體層提供的空穴數量較多，但是實際上鎂存在自補償效應，P型半導體層中鎂的摻雜濃度太高也無法如愿產生較多的空穴，同時P型半導體層的生長溫度太高會對有源層造成破壞，即使空穴數量增加也無法提高LED的發光效率。

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，能夠解決現有技術空穴數量較少，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、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P型半導體層包括依次層疊的多個疊層結構，所述疊層結構包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層；所述第一子層的材料和所述第三子層的材料均采用摻雜鎂的氮化鎵，所述第一子層中鎂的摻雜濃度小于所述第三子層中鎂的摻雜濃度；所述第二子層的材料采用未摻雜的氮化銦。

可選地，所述多個疊層結構的第一子層中鎂的摻雜濃度、所述多個疊層結構的第二子層中銦的組分含量、所述多個疊層結構的第三子層中鎂的摻雜濃度分別沿所述多個疊層結構的層疊方向逐層增大，所述多個疊層結構的第二子層中銦的組分含量的增大比例與所述多個疊層結構的第一子層中鎂的摻雜濃度的增大比例、所述多個疊層結構的第三子層中鎂的摻雜濃度的增大比例成正比。

進一步地，相鄰兩個所述第二子層中，后層疊的所述第二子層中銦的組分含量為先層疊的所述第二子層中銦的組分含量的1.5倍～3倍。

可選地，所述第二子層的厚度為所述疊層結構的厚度的1/20～1/5。

進一步地，所述第二子層的厚度為0.5nm～6nm。

另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的生長方法，所述生長方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、N型半導體層、有源層和P型半導體層；