[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: 202011329187.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112510125A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 曹陽;陸香花;丁濤;呂蒙普;梅勁
• 申請（專利權）人: 華燦光電（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/14;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: 呂耀萍

本公開提供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包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、N型層、有源層和P型層，所述氮化鎵基發光二極管外延片還包括位于所述緩沖層和所述N型層之間的復合層，所述復合層包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層和第四子層，所述第一子層為U型GaN層，所述第二子層為AlN層，所述第三子層為摻Si的GaN層，所述第四子層為U型GaN層。該氮化鎵基發光二極管外延片可以有效堵住底層漏電通道，提升底層長晶質量，減小反向漏電流，提升LED芯片良率。

技術領域

本公開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

氮化鎵(GaN)材料作為第三代半導體材料，較傳統砷化鎵(GaAs)材料在載流子遷移率，熱導率、化學穩定性、抗輻射照能力等方面有較好的表現。且GaN材料在光與電轉化方面有突出性能，被廣泛應用于強發光、大功率器件中。

現有的GaN基發光二級管外延片包括襯底以及生長在襯底上的GaN外延層。GaN外延層至少包括依次層疊在襯底上的緩沖層、U型GaN層、N型層、有源層和P型層。由于襯底(碳化硅、藍寶石、硅片等)與氮化鎵之間的晶格常數相差較大，在外延過程中會積累應力和缺陷，缺陷會降低外延磊晶的長晶質量，影響載流子輸運和量子效率。同時應力的積累會進一步降低載流子在阱區的有效復合，因此，通過設置U型GaN層來阻斷底層缺陷，改善外延片底層的晶體質量。

然而U型GaN層的線缺陷密度較高，容易產生漏電通道，影響底層長晶質量，降低底層抗靜電能力，影響芯片良率。

發明內容

本公開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，可以有效堵住底層漏電通道，提升底層長晶質量，減小反向漏電流，提升LED芯片良率。所述技術方案如下：

一方面，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、以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、N型層、有源層和P型層，

所述氮化鎵基發光二極管外延片還包括位于所述緩沖層和所述N型層之間的復合層，所述復合層包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層和第四子層，所述第一子層為U型GaN層，所述第二子層為AlN層，所述第三子層為摻Si的GaN層，所述第四子層為U型GaN層。

可選地，所述第二子層為Al_xN層，0＜x≤0.1。

可選地，所述第三子層中Si的摻雜濃度為10¹⁷cm^-3～10¹⁸cm^-3。

可選地，所述第一子層的厚度與所述第四子層的厚度相等，所述第一子層的厚度大于所述第三子層的厚度，所述第三子層的厚度大于所述第二子層的厚度。

可選地，所述復合層的厚度為1～5um。

可選地，所述氮化鎵基發光二極管外延片還包括位于在所述N型層和所述有源層之間的N型AlGaN層。

另一方面，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；

在所述襯底上生長緩沖層；

在所述緩沖層上生長復合層，所述復合層包括依次層疊的第一子層、第二子層、第三子層和第四子層，所述第一子層為U型GaN層，所述第二子層為AlN層，所述第三子層為摻Si的GaN層，所述第四子層為U型GaN層；

在所述復合層上生長依次生長N型層、有源層和P型層。

可選地，所述第一子層、所述第三子層和所述第四子層的生長溫度相同，所述第二子層的生長溫度大于所述第一子層的生長溫度。