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。外延片包括衬底、缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，多量子阱层包括多个第一子层，各个第一子层包括阱层、盖层和垒层，各个阱层为铟镓氮层，各个垒层为氮化镓层，各个盖层包括第二子层至第七子层，第二子层和第三子层均为铟镓氮层，第三子层中铟的组分含量、第二子层中铟的组分含量、阱层中铟的组分含量逐层增多；第四子层为氮化镓层，第五子层至第七子层均为铝镓氮层，第六子层中铝的组分含量、第五子层中铝的组分含量、第七子层中铝的组分含量、电子阻挡层中铝的组分含量逐层增多。本发明专利技术可提高LED的发光效率。

【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
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，具有高效、环保、绿色的特点，广泛应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等
芯片是LED的核心组件，包括外延片和设置在外延片上的电极。现有LED外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱(英文：MultipleQuantumWell，简称：MQW)层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，多量子阱层包括依次层叠的多个子层，每个子层包括依次层叠的阱(英文：well)层、盖(英文：cap)层和垒(英文：barrier)层；阱层为铟镓氮层，垒层为生长温度高于阱层的氮化镓层，N型氮化镓层提供的电子和P型氮化镓层提供的空穴注入多量子阱层后，被氮化镓量子垒层限定在铟镓氮量子阱层中进行辐射复合发光；盖层为生长温度等于阱层的氮化镓层，可以避免阱层受到垒层的高温破坏。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：盖层和阱层采用不同的材料，相互之间存在晶格失配，会引起极化效应，最终影响LED的发光效率。如果盖层采用与阱层相同的材料，则可能会造成铟扩散到垒层中，破坏垒层的晶体质量，从而影响到发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，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，本专利技术实施例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缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述电子阻挡层为铝镓氮层，所述多量子阱层包括依次层叠的多个第一子层，各个所述第一子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，各个所述阱层为铟镓氮层，各个所述垒层为氮化镓层，各个所述盖层包括依次层叠的第二子层、第三子层、第四子层、第五子层、第六子层和第七子层，所述第二子层和所述第三子层均为铟镓氮层，所述第三子层中铟的组分含量小于所述第二子层中铟的组分含量，所述第二子层中铟的组分含量小于所述阱层中铟的组分含量；所述第四子层为氮化镓层，所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层均为铝镓氮层，所述第六子层中铝的组分含量小于所述第五子层中铝的组分含量，所述第五子层中铝的组分含量小于所述第七子层中铝的组分含量，所述第七子层中铝的组分含量小于所述电子阻挡层中铝的组分含量。可选地，所述第四子层的厚度大于所述第二子层和所述第三子层的厚度之和，所述第二子层和所述第三子层的厚度之和大于所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层的厚度之和。可选地，所述第二子层和所述第三子层的厚度之和为所述阱层的厚度的1/10～1/5。可选地，所述第三子层中铟的组分含量和所述第二子层中铟的组分含量分别为所述阱层中铟的组分含量的1/50～1/10。可选地，所述第五子层中铝的组分含量、所述第六子层中铝的组分含量和所述第七子层中铝的组分含量分别为所述电子阻挡层中铝的组分含量的1/50～1/20。另一方面，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，所述制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层；其中，所述电子阻挡层为铝镓氮层，所述多量子阱层包括依次层叠的多个第一子层，各个所述第一子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，各个所述阱层为铟镓氮层，各个所述垒层为氮化镓层，各个所述盖层包括依次层叠的第二子层、第三子层、第四子层、第五子层、第六子层和第七子层，所述第二子层和所述第三子层均为铟镓氮层，所述第三子层中铟的组分含量小于所述第二子层中铟的组分含量，所述第二子层中铟的组分含量小于所述阱层中铟的组分含量；所述第四子层为氮化镓层，所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层均为铝镓氮层，所述第六子层中铝的组分含量小于所述第五子层中铝的组分含量，所述第五子层中铝的组分含量小于所述第七子层中铝的组分含量，所述第七子层中铝的组分含量小于所述电子阻挡层中铝的组分含量。可选地，所述第二子层的生长速率和所述第三子层的生长速率均小于所述第四子层的生长速率，所述第五子层的生长速率、所述第六子层的生长速率和所述第七子层的生长速率均大于所述第四子层的生长速率。可选地，所述第二子层的生长温度和所述第三子层的生长温度均低于所述第四子层的生长温度，所述第五子层的生长温度、所述第六子层的生长温度和所述第七子层的生长温度均高于所述第四子层的生长温度。可选地，所述第二子层的生长温度和所述第三子层的生长温度均高于所述阱层的生长温度。可选地，所述第五子层的生长温度、所述第六子层的生长温度和所述第七子层的生长温度均低于所述垒层的生长温度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将阱层和垒层之间的盖层设计为依次层叠的第二子层、第三子层、第四子层、第五子层、第六子层和第七子层，靠近阱层的第二子层和第三子层为铟镓氮层，与阱层采用相同的材料，使得盖层与阱层之间形成较好的晶格匹配，有效避免极化效应带来的负影响，保护LED的发光效率；同时阱层中铟的组分含量、第二子层中铟的组分含量、第三子层中铟的组分含量逐层减少，可以减少扩散到垒层中的铟。位于中间的第四子层为氮化镓层，一方面可以阻挡铟扩散到垒层中，另一方面可以将电子和空穴限制在阱层中进行辐射复合发光。靠近垒层的第四子层、第五子层和第六子层为铝镓氮层，利用铝镓氮层形成较高的势垒，进一步有效将电子和空穴限制在阱层中进行辐射复合发光；而且第六子层中铝的组分含量、第五子层中铝的组分含量、第七子层中铝的组分含量、电子阻挡层中铝的组分含量逐层增多，第五子层中铝的组分含量小于第七子层中铝的组分含量，有利于电子注入更多的阱层中与空穴进行辐射复合发光，同时第五子层和第七子层之间的第六子层中铝的组分含量最少，成为电子储蓄层，降低电子的迁移速率，可以使得更多的电子与空穴进行复合发光，也可以减少向P型氮化镓层泄露的电子数量。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外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的多量子阱层的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的盖层的结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；图5是本专利技术实施例三提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；图6是本专利技术实施例三提供的样品检测结果的对比图。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外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底1以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂氮化镓层3、N型氮化镓层4、多量子阱层5、电子阻挡层6和P型氮化镓层7。在本实施例中，电子阻挡层6为铝镓氮层。参见图2，多量子阱层5包括依次层叠的多个第一子层50，各个本文档来自技高网...

【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缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述电子阻挡层为铝镓氮层，所述多量子阱层包括依次层叠的多个第一子层，各个所述第一子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，各个所述阱层为铟镓氮层，各个所述垒层为氮化镓层，其特征在于，各个所述盖层包括依次层叠的第二子层、第三子层、第四子层、第五子层、第六子层和第七子层，所述第二子层和所述第三子层均为铟镓氮层，所述第三子层中铟的组分含量小于所述第二子层中铟的组分含量，所述第二子层中铟的组分含量小于所述阱层中铟的组分含量；所述第四子层为氮化镓层，所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层均为铝镓氮层，所述第六子层中铝的组分含量小于所述第五子层中铝的组分含量，所述第五子层中铝的组分含量小于所述第七子层中铝的组分含量，所述第七子层中铝的组分含量小于所述电子阻挡层中铝的组分含量。

【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缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述电子阻挡层为铝镓氮层，所述多量子阱层包括依次层叠的多个第一子层，各个所述第一子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，各个所述阱层为铟镓氮层，各个所述垒层为氮化镓层，其特征在于，各个所述盖层包括依次层叠的第二子层、第三子层、第四子层、第五子层、第六子层和第七子层，所述第二子层和所述第三子层均为铟镓氮层，所述第三子层中铟的组分含量小于所述第二子层中铟的组分含量，所述第二子层中铟的组分含量小于所述阱层中铟的组分含量；所述第四子层为氮化镓层，所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层均为铝镓氮层，所述第六子层中铝的组分含量小于所述第五子层中铝的组分含量，所述第五子层中铝的组分含量小于所述第七子层中铝的组分含量，所述第七子层中铝的组分含量小于所述电子阻挡层中铝的组分含量。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第四子层的厚度大于所述第二子层和所述第三子层的厚度之和，所述第二子层和所述第三子层的厚度之和大于所述第五子层、所述第六子层和所述第七子层的厚度之和。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，所述第二子层和所述第三子层的厚度之和为所述阱层的厚度的1/10～1/5。4.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，所述第三子层中铟的组分含量和所述第二子层中铟的组分含量分别为所述阱层中铟的组分含量的1/50～1/10。5.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，所述第五子层中铝的组分含量、所述第六子层中铝的组分含量和所述第七子层中铝的组分含量分别为所述电子阻挡层中铝的组分含量的1/50～1/20。6.一种发光二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：从颖，姚振，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