发光二极管的外延片及其制作方法技术

本申请公开了一种发光二极管的外延片及其制作方法。该方法包括：低温缓冲层GaN；不掺杂GaN层，位于所述低温缓冲层GaN之上；掺杂Si的N型GaN层，位于所述不掺杂GaN层之上；发光层，位于所述掺杂Si的N型GaN层之上；P型GaN层，位于所述发光层之上；以及高温P型GaN层，位于所述P型GaN层之上；其中，所述发光层包括多个周期的InGaN层和GaN层，每个周期的InGaN层通过时间分段生长。本申请的发光二极管的外延片及其制作方法通过分段生长发光层的InGaN，可改变表面形貌，提高In原子的表面迁移率，从而提高发光二极管的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管的外延片及其制作方法
本申请涉及发光二极管芯片制造技术，更具体地，涉及一种发光二极管的外延片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode，简称LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点，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、户外全彩显示屏等。尤其是在照明领域，大功率芯片是未来LED发展的趋势。图1是为LED芯片的结构示意图。如图1所示，LED芯片具有蓝宝石衬底101，外延层102位于蓝宝石衬底101之上，电流扩展层103位于外延层102之上。外延层102包括发光层。电流扩展层103包括电流阻挡层(CurrentBlockingLayer，简称CBL)、透明导电(例如氧化铟锡(IndiumTinOxides，简称ITO)层、金属电极、氧化硅保护层。在蓝宝石衬底101的下表面还可利用DBR或ODR技术形成分布式布拉格反射/全方位反射镜层104。LED市场上现在要求LED芯片驱动电压低，特别是大电流下驱动电压越低越好、光效越高越好。LED市场价值的体现为光效与单价比(即光效/单价)。一般来说，光效越好，价格越高，所以LED的高光效一直是LED厂家所追求的目标。LED的光效很大程度和外延层的发光层的材料特性相关，所以制作优良的发光层成为提高LED光效的关键，目前已知的方法例如为阶梯阱、势磊应力释放层等等。然而，上述发光层的制作方法无法满足使用者对光效的需求，因此，需要一种新的LED外延片及其制作方法以提高光效。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种发光二极管的外延片，其特征在于，包括：低温缓冲层GaN；不掺杂GaN层，位于所述低温缓冲层GaN之上；掺杂Si的N型GaN层，位于所述不掺杂GaN层之上；发光层，位于所述掺杂Si的N型GaN层之上；P型GaN层，位于所述发光层之上；以及高温P型GaN层，位于所述P型GaN层之上；其中，所述发光层包括多个周期的InGaN层和GaN层，每个周期的InGaN层通过时间分段生长。优选地，其中，每个周期的所述InGaN层包括预定层数的子InGaN层。优选地，其中，所述预定层数为3层。优选地，其中，所述预定层数的子InGaN层包括:通入第一预定时间的TEGa和TMIn所形成的第一子InGaN层；间断第二预定时间之后再通入所述第一预定时间的所述TEGa和所述TMIn所形成的第二子InGaN层；以及间断所述第二预定时间之后再通入所述第一预定时间的所述TEGa和所述TMIn所形成的第三子InGaN层。优选地，其中，所述第一预定时间为30～90s，所述第二预定时间为3～15s。有鉴于此，本申请还提供一种发光二极管的外延片制作方法，其特征在于，包括：生长低温缓冲层GaN；在所述低温缓冲层GaN层之上生长不掺杂GaN层；在所述不掺杂GaN层之上生长掺杂Si的N型GaN层；在所述掺杂Si的N型GaN层之上生长发光层；在所述发光层之上生长P型GaN层；以及在所述P型GaN层之上生长高温P型GaN层；其中，所述发光层包括多个周期的InGaN层和GaN层，通过时间分段生长每个周期的InGaN层。优选地，其中，通过时间分段生长每个周期的InGaN层的步骤包括：生长第一预定时间的子InGaN层后，间断生长第二预定时间，反复执行预定次数的上述操作。优选地，其中，通入TEGa和TMIn并生长所述第一预定时间的所述子InGaN层后，停止通入所述TEGa和所述TMIn并间断生长所述第二预定时间。优选地，其中，所述预定次数为3次。优选地，其中，所述第一预定时间为30～90s，所述第二预定时间为3～15s。本专利技术提出的LED外延片及其制作方法与现有的LED外延片及其制作方法相比，具有以下优点：1)分段生长InGaN，可改变表面形貌，提高In原子的表面迁移率；2)由于In原子的表面迁移率得到提高，可改变光学质量，从而提高LED的发光效率。当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为LED芯片的结构示意图；图2为现有的LED外延片制作方法的流程示意图；图3为利用图2现有的LED外延层制作方法生产出的LED外延片结构；图4为依据本专利技术一实施例的LED外延片制作方法的流程示意图；图5为利用图4的LED外延片制作方法生产出的LED外延片结构；图6为本专利技术优选实施例和对比实施例的LED芯片光效的对比示意图；图7为本专利技术优选实施例和对比实施例的LED芯片电压的对比示意图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。图2为现有的LED外延片制作方法的流程示意图。如图2所示，包括以下步骤。步骤201，处理蓝宝石衬底。现有技术中可在1000～1200℃的氢气气氛下，高温处理蓝宝石衬底3～5分钟。步骤202，生长低温缓冲层GaN。可降温至530-560℃，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～30nm的低温缓冲层GaN。步骤203，生长不掺杂GaN。可升高温度到1000～1100℃，持续生长3～4um的不掺杂UGaN。步骤204，生长掺杂Si的N型GaN。可保持温度不变，生长3～4um的掺杂Si的N型GaN，其中Si掺杂浓度为1E+19～2E+19。步骤205，生长发光层MQW。可周期性生长发光层MQW，低温700～750℃生长掺杂In的2.5～3nm的InxGa(1-x)N层，高温800～850℃生长11～12nm的GaN层。其中，InxGa(1-x)N或GaN的周期数为14～16个，总厚度在130～280nm，x＝0.20～0.22。在本专利技术的一个实施例中，每个周期的InxGa(1-x)N的生长时间是恒定的。步骤206、生长掺铝(Al)的P型GaN层。(此层即是EBL层(电子阻挡层))升高温度到900～930℃，持续生长20～30nm掺铝(Al)、掺Mg的P型GaN层，其中Al掺杂浓度1E+20～2E+20，Mg掺杂浓度8E+18～1E+19。(P型的电子阻挡层，即掺Mg、掺Al的GaN层)步骤207、生长掺镁(Mg)的P型GaN层。升高温度到930～1000℃，再持续生长100～150nm掺Mg的P型GaN层，其中Mg掺杂浓度5E+18～1E+19。步骤208，冷却。降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，其特征在于，包括：低温缓冲层GaN；不掺杂GaN层，位于所述低温缓冲层GaN之上；掺杂Si的N型GaN层，位于所述不掺杂GaN层之上；发光层，位于所述掺杂Si的N型GaN层之上；P型GaN层，位于所述发光层之上；以及高温P型GaN层，位于所述P型GaN层之上；其中，所述发光层包括多个周期的InGaN层和GaN层，每个周期的InGaN层通过时间分段生长。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，其特征在于，包括：低温缓冲层GaN；不掺杂GaN层，位于所述低温缓冲层GaN之上；掺杂Si的N型GaN层，位于所述不掺杂GaN层之上；发光层，位于所述掺杂Si的N型GaN层之上；P型GaN层，位于所述发光层之上；以及高温P型GaN层，位于所述P型GaN层之上；其中，所述发光层包括多个周期的InGaN层和GaN层，每个周期的InGaN层通过时间分段生长；每个周期的所述InGaN层包括预定层数的子InGaN层；所述预定层数为3层；所述预定层数的子InGaN层包括:通入第一预定时间的TEGa和TMIn所形成的第一子InGaN层；间断第二预定时间之后再通入所述第一预定时间的所述TEGa和所述TMIn所形成的第二子InGaN层；以及间断所述第二预定时间之后再通入所述第一预定时间的所述TEGa和所述TMIn所形成的第三子InGaN层；所述第一预定时间为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：林传强，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43