一种发光二极管的外延片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；应力释放层包括第一子层、第二子层和第三子层，第一子层为掺有硅的氮化镓层，第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置；有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，多层铟镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置，第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，第三子层中铟的掺杂浓度沿外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低。本发明专利技术最终提高了LED的亮度和反向击穿电压。

Epitaxial slice of light-emitting diode and manufacturing method thereof

The invention discloses an epitaxial slice of a light-emitting diode and a manufacturing method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. The epitaxial wafer comprises a substrate, low temperature, high temperature, Gan Gan layer layer N type gallium nitride layer, stress release layer, active layer, electron blocking layer and the P type gallium nitride layer; stress release layer includes a first layer, second layer and third sub layers, the first layer for GaN layer doped with silicon, second the sub layer comprises a plurality of undoped indium gallium nitride layer and multilayer undoped GaN layer, multi-layer undoped indium gallium nitride layer and multilayer undoped GaN layer alternately stacked; active layer including multilayer InGaN layer and multilayer InGaN GaN layer, multi layer and multi layer Gan layers are alternately laminated set third, GaN layer sub layer is doped with indium and silicon doping concentration, the stacking direction of indium in third sub layers along the epitaxial wafer gradually increased or decreased gradually. The invention finally improves the brightness and reverse breakdown voltage of the LED.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制造方法
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造方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED被迅速广泛地应用于交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。现有LED的外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，应力释放层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层为掺有硅的氮化镓层，第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置，第三子层为掺有硅的氮化镓层；有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，多层铟镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，第三子层为掺有硅的氮化镓层，第三子层和有源层的组成不同，因此第三子层与有源层之间存在晶格失配，会产生作用于有源层的应力。由于第三子层距离有源层最近，会对有源层造成极大的影响，同时有源层是LED中的发光层，因此第三子层与有源层之间晶格失配产生的应力对LED的亮度和反向击穿电压产生很大的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术对LED的亮度和反向击穿电压产生很大的影响的问题，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造方法。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低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述应力释放层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为掺有硅的氮化镓层，所述第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，所述多层未掺杂的铟镓氮层和所述多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置；所述有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铟镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，所述第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，所述第三子层中铟的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低。可选地，所述第三子层中铟的掺杂浓度为所述第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/15～1/5。可选地，所述第三子层中铟的掺杂浓度为所述有源层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/25～1/10。可选地，所述有源层中的每个氮化镓层中和所述N型氮化镓层中均掺有硅，所述第三子层中硅的掺杂浓度小于所述N型氮化镓层中硅的掺杂浓度，且所述第三子层中硅的掺杂浓度小于所述有源层中每个氮化镓层中硅的掺杂浓度。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造方法，所述制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；其中，所述应力释放层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为掺有硅的氮化镓层，所述第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，所述多层未掺杂的铟镓氮层和所述多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置，所述第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，所述第三子层中铟的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低；所述有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铟镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置。可选地，所述第三子层的生长温度为800～850℃。可选地，所述第三子层的生长温度低于所述第一子层的生长温度，且所述第三子层的生长温度低于所述第二子层的生长温度。优选地，所述第三子层的生长速率大于所述第一子层的生长速率，且所述第三子层的生长速率大于所述第二子层的生长速率。优选地，所述第三子层的厚度小于所述第一子层的厚度，且所述第三子层的厚度小于所述第二子层的厚度。可选地，所述第三子层的生长温度高于所述有源层中每个铟镓氮层的生长温度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，与有源层中的铟镓氮层形成直接且较优的晶格匹配，避免由于晶格失配而产生的应力，减少了由此带来的缺陷、以及缺陷引起的非辐射复合中心，大大提高了晶体质量，最终提高了LED的亮度和反向击穿电压。而且第三子层中铟的掺杂浓度沿外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低，第三子层中铟的掺杂浓度是逐渐过渡的，可以尽可能减少In作为杂质掺杂在第三子层中对第三子层结构所造成的不良影响，如带来晶格畸变，进而影响到LED的亮度和反向击穿电压的提高。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应力释放层的结构示意图；图3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造方法的流程图。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1上的低温氮化镓层2、高温氮化镓层3、N型氮化镓层4、应力释放层5、有源层6、电子阻挡层7和P型氮化镓层8。在本实施例中，参见图2，应力释放层5包括依次层叠的第一子层51、第二子层52和第三子层53，第一子层51为掺有硅的氮化镓层，第二子层52包括多层未掺杂的铟镓氮层52a和多层未掺杂的氮化镓层52b，多层未掺杂的铟镓氮层52a和多层未掺杂的氮化镓层52b交替层叠设置，第三子层53为掺杂铟和硅的氮化镓层，第三子层53中铟的掺杂浓度沿外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低。有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，多层铟镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置。通过第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，与有源层中的铟镓氮层形成直接且较优的晶格匹配，避免由于晶格失配而产生的应力，减少了由此带来的缺陷、以及缺陷引起的非辐射复合中心，大大提高了晶体质量，最终提高了LED的亮度和反向击穿电压。而且第三子层中铟的掺杂浓度沿外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低，第三子层中铟的掺杂浓度是逐渐过渡的，可以尽可能减少In作为杂质掺杂在第三子层中对第三子层结构所造成的不良影响，如带来晶格畸变，进而影响到LED的亮度和反向击穿电压的提高。在具体实现中，可以通过温度的变化或者In的流量变化实现In掺杂浓度的变化。可选地，第三子层中铟的掺杂浓度可以为第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/15～1/5。当第三子层中铟的掺杂浓度小于第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/15时，会因为掺杂浓度较低而起不到晶格匹配的效果；当第三子层中铟的掺杂浓度大于第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/5时，会因为掺杂浓度较高而造成掺杂杂质较多，引起缺陷产生。优选地，第三子层中铟的掺杂浓度可以为第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/10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低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述应力释放层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为掺有硅的氮化镓层，所述第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，所述多层未掺杂的铟镓氮层和所述多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置；所述有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铟镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，其特征在于，所述第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，所述第三子层中铟的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低。

【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低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述应力释放层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层为掺有硅的氮化镓层，所述第二子层包括多层未掺杂的铟镓氮层和多层未掺杂的氮化镓层，所述多层未掺杂的铟镓氮层和所述多层未掺杂的氮化镓层交替层叠设置；所述有源层包括多层铟镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铟镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，其特征在于，所述第三子层为掺杂铟和硅的氮化镓层，所述第三子层中铟的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向逐渐升高或者逐渐降低。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第三子层中铟的掺杂浓度为所述第二子层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/15～1/5。3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述第三子层中铟的掺杂浓度为所述有源层中每个铟镓氮层中的铟的掺杂浓度的1/25～1/10。4.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述有源层中的每个氮化镓层中和所述N型氮化镓层中均掺有硅，所述第三子层中硅的掺杂浓度小于所述N型氮化镓层中硅的掺杂浓度，且所述第三子层中硅的掺杂浓度小于所述有源层中每个氮化镓层中硅的掺杂浓度。5.一种发光二极管的外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振，从颖，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