[發明專利]氮化鎵基發光二極管外延片及其制造方法

在審

• 申請號: 201910086201.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109920889A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 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: H01L33/04
• 分類號: H01L33/04;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的P型歐姆接觸層由至少一個周期的超晶格結構組成，每個超晶格結構均包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層和所述第三子層均為In_xGa_1?xN層，0≤x＜1，且所述第一子層中摻有Mg，所述第二子層為MgN層，所述第一子層和所述第三子層呈鎵極性，所述第二子層呈氮極性。由于氮極性材料相比于鎵極性材料具有更低的歐姆接觸電阻，因此通過設置第二子層從而可以降低LED的工作電壓，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、P型層和P型歐姆接觸層。其中P型歐姆接觸層為摻Mg的GaN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：

由于在P型GaN層中受主(Mg)雜質難以電離，會使得Mg難以摻入P型歐姆接觸層中，造成P型歐姆接觸層的接觸電阻偏高，LED的正向開啟電壓較高，LED的發光效率較低。

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，可以降低P型歐姆接觸層的接觸電阻，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、P型層和P型歐姆接觸層，

所述P型歐姆接觸層由多個周期的超晶格結構組成，每個超晶格結構均包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層和所述第三子層均為In_xGa_1-xN層，且所述第一子層中摻有Mg，所述第二子層為MgN層，0≤x＜1。

進一步地，所述第二子層和所述第三子層的厚度相等，所述第一子層的厚度大于或等于所述第二子層和所述第三子層的厚度之和。

進一步地，所述第二子層和所述第三子層的厚度為1～2nm，所述第一子層的厚度為3～6nm。

進一步地，所述P型歐姆接觸層的厚度為10～150nm。

進一步地，所述第一子層中Mg的摻雜濃度為1×10¹⁸～1×10²⁰cm^-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；

在所述P型層上生長P型歐姆接觸層，所述P型歐姆接觸層由多個周期的超晶格結構組成，每個超晶格結構均包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層，所述第一子層和所述第三子層均為In_xGa_1-xN層，0≤x＜1，且所述第一子層中摻有Mg，所述第二子層為MgN層，所述第一子層和所述第三子層呈鎵極性，所述第二子層呈氮極性。

進一步地，在所述P型層上生長P型歐姆接觸層，包括：