一种发光二极管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外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二比值为第一比值的1.5‑5倍。本发明专利技术中3D成岛层在三维生长模式和二维生长模式中变换生长，可以得到清晰的横向生长和垂直方向生长的界面，从而可以减小线缺陷的密度，提高发光二极管的晶体质量，进而提高LED的抗静电能力和发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管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外延片及其制造方法。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等，提高芯片发光效率是LED不断追求的目标。现有LED包括衬底和层叠在衬底上的GaN基外延层，GaN基外延层包括依次层叠在衬底上的低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层和P型层。其中，生长3D成岛层为采用摩尔比为单一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层。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：由于现有的3D成岛层在横向生长时可能会使得相邻的GaN小岛发生合并，而小岛的合并会产生线缺陷，线缺陷对LED的晶体质量的破坏作用较大，会严重影响LED的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中3D成岛层横向生长产生线缺陷，从而影响LED的发光效率的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，所述第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二比值为所述第一比值的1.5-5倍。可选地，所述超晶格结构的周期为2-10。可选地，所述3D成岛层中紧贴所述低温缓冲层的部分为所述第一子层。另一方面，本专利技术提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：提供一衬底；在衬底上依次生长低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，所述第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二比值为所述第一比值的1.5-5倍。可选地，所述超晶格结构的周期为2-10。可选地，所述3D成岛层中紧贴所述低温缓冲层的部分为所述第一子层。可选地，所述第一子层的生长时间与所述第二子层的生长时间相同。可选地，所述第一子层和所述第二子层的生长时间均为15-20min。可选地，所述第一子层的生长压力比所述第二子层的生长压力高50-400torr。可选地，所述第一子层的生长温度比所述第二子层的生长温度高10-30℃。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3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，其中第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，且第二比值为所述第一比值的1.5-5倍，由于第一子层中五族元素和三族元素的摩尔比较低，可以加强3D成岛层的三维生长，第二子层中五族元素和三族元素的摩尔比较高，有利于3D成岛层的二维生长，因此3D成岛层在三维生长模式和二维生长模式中变换生长，可以得到清晰的横向生长和垂直方向生长的界面，从而可以减小线缺陷的密度，提高发光二极管的晶体质量，进而提高LED的抗静电能力和发光效率。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提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法的方法流程图。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，图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，如图1所示，该发光二极管包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、3D成岛层3、高温缓冲层4、N型层5、有源层6、电子阻挡层7、P型层8和活化P型接触层9。其中，3D成岛层3包括由第一子层31和第二子层32构成的超晶格结构，第一子层31为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二子层32为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二比值为第一比值的1.5-5倍。若第二比值小于第一比值的1.5倍，则第一子层31和第二子层32中的五族元素与三族元素的摩尔比的差异就不明显，则无法达到三维生长和二维生长变换生长的目的，若第二比值大于第一比值的5倍，则第一子层31和第二子层32中的五族元素与三族元素的摩尔比的差异较大，对于线缺陷的减少没有正作用。本专利技术实施例通过3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，其中第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，且第二比值为所述第一比值的1.5-5倍，由于第一子层中五族元素和三族元素的摩尔比较低，可以加强3D成岛层的三维生长，第二子层中五族元素和三族元素的摩尔比较高，有利于3D成岛层的二维生长，因此3D成岛层在三维生长模式和二维生长模式中变换生长，可以得到清晰的横向生长和垂直方向生长的界面，从而可以减小线缺陷的密度，提高发光二极管的晶体质量，进而提高LED的抗静电能力和发光效率。可选地，超晶格结构的周期为2-10。若超晶格结构的周期数小于2，就不能达到本专利技术所要达到的3D成岛层在三维生长模式和二维生长模式中变换生长的目的。若超晶格结构的周期数大于10，则会增加较多的生长时间，且3D成岛层的生长效果并不会持续变好。优选地，3D成岛层3中紧贴低温缓冲层2的部分为第一子层31。使3D成岛层从第一子层31开始生长，由于第一子层中五族元素和三族元素的摩尔比较低，可以加强3D成岛层的三维生长，使得3D成岛层的尺寸增加，3D成岛层中的GaN小岛的密度降低，则使得GaN小岛的合并延迟，从而进一步降低线缺陷的密度。在本实施例中，衬底1可以为蓝宝石衬底，低温缓冲层2可以为GaN层，3D成岛层3为GaN层，高温缓冲层4可以为GaN层，N型层5可以为掺Si的GaN层，有源层6可以交替生长的InGaN阱层和GaN垒层，电子阻挡层7可以为掺Al、掺Mg的AlyGa1-yN(0.15≤y≤0.25)层，P型层8可以为高掺杂Mg的GaN层，活化P型接触层9可以为掺杂Mg/ln的PlnGaN层。实施例二本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，适用于实施例一提供的发光二极管外延片，图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法的方法流程图，如图2所示，该制造方法包括：步骤201、对衬底进行预处理。可选地，衬底为蓝宝石，厚度为630-650um。在本实施例中，采用VeecoK465iorC4MOCVD(MetalOrganicChemicalV本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，其特征在于，所述3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，所述第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二比值为所述第一比值的1.5‑5倍。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，其特征在于，所述3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超晶格结构，所述第一子层为采用摩尔比为第一比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二子层为采用摩尔比为第二比值的五族元素和三族元素制成的GaN层，所述第二比值为所述第一比值的1.5-5倍。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述超晶格结构的周期为2-10。3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述3D成岛层中紧贴所述低温缓冲层的部分为所述第一子层。4.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：提供一衬底；在衬底上依次生长低温缓冲层、3D成岛层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述3D成岛层包括由第一子层和第二子层构成的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振，从颖，胡加辉，李鹏，
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