一种发光二极管的外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括有源层等，有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，多个量子阱子层和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层或者未掺杂的铝镓氮层或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒中Si的掺杂浓度大于第二量子垒中Si的掺杂浓度。本发明专利技术在不降低光效的情况下有效降低正向工作电压。

Epitaxial slice of light-emitting diode and preparation method thereof

The invention discloses an epitaxial slice of a light-emitting diode and a preparation method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. The epitaxial wafer includes an active layer, an active layer includes a plurality of quantum well layer and a plurality of quantum barrier layer, a multi quantum well layer and a plurality of sub quantum barrier layers are alternately laminated, multiple quantum barrier layer along the epitaxial lamination direction are belong to the first and second quantum barrier quantum barrier, third quantum barrier; quantum barrier for the first gallium nitride layer doped with Si AlGaN layer or Si doped Gan, AlGaN layer layer second layer of gallium nitride quantum barrier is doped with Si AlGaN layer or Si doped or undoped or doped, AlGaN quantum barrier by third layer of undoped and indium gallium nitride layer of undoped, doped first quantum barrier of Si more than second doping quantum barrier Si. The invention effectively reduces the forward working voltage without reducing the luminous efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)具有成本低、节能环保、使用寿命长等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源等领域。近年来，LED的光效越来越高，但是光效的提升都伴随着正向工作电压的升高。另外，为了解决LED内的蓝宝石衬底和GaN外延层之间的晶格失配，以及InGaN量子阱和GaN量子垒之间的晶格失配问题，需要在LED内增加缓冲层和应力释放层，但是新增的缓冲层和应力释放层又会进一步升高LED的正向工作电压。目前，常用的降低LED的正向工作电压的方法是在LED内各层中增加Si的掺杂量，但是这种方法会造成电子和空穴的非辐射复合增多，带来降低光效的副作用，光效的提升效果有限。
技术实现思路
为了解决现有技术光效的提升效果有限的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。可选地，属于第二量子垒的所有所述量子垒子层分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，沿所述外延片的层叠方向，所述掺有Si的部分位于所述未掺杂的部分的中间。优选地，所述掺有Si的部分中Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度为2×1018～4×1018cm-3。可选地，所述量子垒子层的层数为6～18层。优选地，属于第一量子垒的所有所述量子垒子层的层数为2～4层。可选地，所述外延片还包括设置在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间的N型铝镓氮层。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层；其中，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。可选地，所述制备方法还包括：在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间生长N型铝镓氮层。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将有源层中的量子垒子层分成第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒，第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒高掺Si，可以增强电流的扩展能力，有效降低正向工作电压，同时第二量子垒低掺Si，第三量子垒不掺杂Si，Si的掺杂浓度沿外延层的层叠方向减小，可以将电子阻挡在量子阱子层中进行复合发光，不会造成光效的降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的有源层的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的量子垒子层中Si的掺杂浓度的分布示意图；图4是本专利技术实施例一提供的量子垒子层生长时间的分布示意图；图5是本专利技术实施例一提供的正向工作电压的对比示意图；图6是本专利技术实施例一提供的抗静电能力的对比示意图；图7是本专利技术实施例一提供的第二量子垒中Si的掺杂浓度的变化示意图；图8是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管的外延片的制备方法的流程图；图9a-图9i是本专利技术实施例二提供的外延片制备过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底上的缓冲层2、非掺杂氮化镓层3、N型氮化镓层4、应力释放层5、有源层6、P型电子阻挡层7、P型氮化镓层8。在本实施例中，参见图2，有源层6包括多个量子阱子层61和多个量子垒子层，多个量子阱子层61和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子阱子层61均为铟镓氮层，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向(如图中箭头所示)依次属于第一量子垒62a、第二量子垒62b、第三量子垒62c。属于第一量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个量子垒子层中Si的掺杂浓度。例如，如图2所示，有源层6包括16层量子阱子层61和16层量子垒子层，16层量子垒子层中，沿外延片的层叠方向，第1层至第3层量子垒子层属于第一量子垒62a，第4层至第15层量子垒子层属于第二量子垒62b，第16层量子垒子层属于第三量子垒62c。如图3所示，第1层至第3层量子垒子层中Si的掺杂浓度为4×1018cm-3，第4层至第15层量子垒子层中Si的掺杂浓度为0.5×1018cm-3，第16层量子垒子层中Si的掺杂浓度为0。通过将有源层中的量子垒子层分成第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒，第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层、或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，其特征在于，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，其特征在于，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的所有所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，属于第二量子垒的所有所述量子垒子层分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，沿所述外延片的层叠方向，所述掺有Si的部分位于所述未掺杂的部分的中间。4.根据权利要求3所述的外延片，其特征在于，所述掺有Si的部分中Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。5.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红丽，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33