[發明專利]發光二極管外延片及其生長方法

有效

• 申請號: 201910097795.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109950375B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 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: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/14;H01L33/06;H01L33/32;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。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，N型半導體層包括依次層疊的多個疊層結構，疊層結構包括依次層疊的第一子層、第二子層和第三子層；第一子層的材料、第二子層的材料和第三子層的材料均采用摻雜硅的氮化鎵，多個疊層結構的第一子層中硅的摻雜濃度、多個疊層結構的第二子層中硅的摻雜濃度、多個疊層結構的第三子層中硅的摻雜濃度均沿多個疊層結構的層疊方向逐層降低；同一個疊層結構中，第一子層中硅的摻雜濃度大于第三子層中硅的摻雜濃度，第三子層中硅的摻雜濃度大于第二子層中硅的摻雜濃度。本發明可提高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：

N型半導體層的材料采用重摻硅的氮化鎵。硅替代鎵與氮形成共價鍵即可產生自由移動的電子，因此電子的數量與N型半導體層中硅的摻雜濃度呈正比。N型半導體層中硅的摻雜濃度很高，可以提供較多數量的電子。但是由于電子的移動速率較快，因此當N型半導體層注入有源層的電子數量過多時，部分電子會越過有源層到達P型半導體層中與空穴進行非輻射復合，消耗P型半導體層中的空穴，導致P型半導體層注入有源層的空穴數量減少，降低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LED發光效率還有待提高的問題。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N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、所述第二子層的材料和所述第三子層的材料均采用摻雜硅的氮化鎵，所述多個疊層結構的第一子層中硅的摻雜濃度、所述多個疊層結構的第二子層中硅的摻雜濃度、所述多個疊層結構的第三子層中硅的摻雜濃度均沿所述多個疊層結構的層疊方向逐層降低；同一個所述疊層結構中，所述第一子層中硅的摻雜濃度大于所述第三子層中硅的摻雜濃度，所述第三子層中硅的摻雜濃度大于所述第二子層中硅的摻雜濃度。

可選地，同一個所述疊層結構中，所述第一子層中硅的摻雜濃度為所述第三子層中硅的摻雜濃度的1.5倍～2.5倍，所述第三子層中硅的摻雜濃度為所述第二子層中硅的摻雜濃度的5倍～10倍。

可選地，所述多個疊層結構的第一子層中硅的摻雜濃度的降低比例、所述多個疊層結構的第二子層中硅的摻雜濃度的降低比例、所述多個疊層結構的第三子層中硅的摻雜濃度的降低比例相等。

進一步地，相鄰兩個所述第一子層中，先層疊的所述第一子層中硅的摻雜濃度為后層疊的所述第一子層中硅的摻雜濃度的1.5倍～5倍。

可選地，所述多個疊層結構的第一子層的厚度、所述多個疊層結構的第二子層的厚度、所述多個疊層結構的第三子層的厚度均沿所述多個疊層結構的層疊方向逐層降低。