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。所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层，外延片还包括改善层，改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，改善层设置在未掺杂GaN层和N型层之间、或者设置在N型层和有源层之间。本发明专利技术通过在未掺杂GaN层和N型层之间、或者在N型层和有源层之间设置改善层，改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，交替层叠的SiN层和GaN层为超晶格结构，可以有效地释放应力，从而减少有源层的缺陷，提高晶体质量，进而改善外延片的性能和可靠性，提高外延片所制造芯片的反向电压。

【技术实现步骤摘要】

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，广泛应用于指示灯、显示屏、照明等
外延片是LED内部的晶片生长的原材料，通常包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层、P型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：GaN和蓝宝石之间存在晶格失配，产生的应力过大导致缺陷，缺陷沿外延片的层叠方向延伸到有源层，甚至是P型GaN层，影响器件的功能和可靠性。
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的外延片及其制造方法。所述技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层，所述外延片还包括改善层，所述改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述改善层设置在所述未掺杂GaN层和所述N型层之间、或者设置在所述N型层和所述有源层之间。可选地，所述改善层包括依次层叠的第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层，所述第一改善子层、所述第二改善子层、所述第三改善子层均包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述第一改善子层中的SiN层中Si组分含量高于所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量，所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量低于所述第三改善子层中的SiN层中Si组分含量。优选地，所述第一改善子层中、所述第二改善子层中、所述第三改善子层中的SiN层的层数均为三层以上，所述第一改善子层中、所述第二改善子层中、所述第三改善子层中的GaN层的层数均为三层以上。可选地，所述改善层的厚度为200埃以上。第二方面，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：提供一蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、改善层、N型层、有源层、P型层；其中，所述改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层。可选地，所述改善层包括依次层叠的第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层，所述第一改善子层、所述第二改善子层、所述第三改善子层均包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述第一改善子层中的SiN层中Si组分含量高于所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量，所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量低于所述第三改善子层中的SiN层中Si组分含量。可选地，所述改善层的生长温度为1000℃以上。第三方面，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：提供一蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型层、改善层、有源层、P型层；其中，所述改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层。可选地，所述改善层包括依次层叠的第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层，所述第一改善子层、所述第二改善子层、所述第三改善子层均包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述第一改善子层中的SiN层中Si组分含量高于所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量，所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量低于所述第三改善子层中的SiN层中Si组分含量。可选地，所述改善层的生长温度为1000℃以上。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在未掺杂GaN层和N型层之间、或者在N型层和有源层之间设置改善层，改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，交替层叠的SiN层和GaN层为超晶格结构，可以有效地释放应力，从而减少有源层的缺陷，提高晶体质量，进而改善外延片的性能和可靠性，提高外延片所制造芯片的反向电压。同时形成超晶格结构的其中一层为没有掺杂的纯净GaN，与外延片本身结构的晶格匹配度好，改善层的设置不会造成额外的晶格失配。而且形成超晶格结构的另外一层为SiN层，位于改善层中间的SiN层中Si组分含量低于位于顶部和底部的SiN层中Si组分含量，有利于电流扩展，提高注入有源层的电子数量，提升LED的发光效率。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改善层的结构示意图；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示意图；图4是本专利技术实施例三提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图；图5是本专利技术实施例四提供的另一种发光二极管的外延片的制造方法的流程示意图。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，该外延片包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层2、成核层3、未掺杂GaN层4、改善层10、N型层5、有源层6、P型层7。在本实施例中，参见图2，改善层10可以包括交替层叠的SiN层10a和GaN层10b。可选地，改善层可以包括依次层叠的第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层，第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层均包括交替层叠的SiN层和GaN层，第一改善子层中的SiN层中Si组分含量高于第二改善子层中的SiN层中Si组分含量，第二改善子层中的SiN层中Si组分含量低于第三改善子层中的SiN层中Si组分含量。优选地，第一改善子层中、第二改善子层中、第三改善子层中的SiN层的层数可以均为三层以上，第一改善子层中、第二改善子层中、第三改善子层中的GaN层的层数可以均为三层以上。可选地，改善层的厚度可以为200埃以上，过薄会达不到释放应力的效果。优选地，改善层的厚度可以为20～50nm。具体地，缓冲层可以为二维生长的GaN层，厚度为15～30nm；成核层可以为三维生长的GaN层，厚度为200～500nm；未掺杂GaN层为二维生长的GaN层，厚度为50～500nm；N型层为N型掺杂的GaN层，厚度为3～4μm；有源层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，厚度为400～500nm；P型层为P型掺杂的GaN层，厚度为50～800nm。本专利技术实施例通过在未掺杂GaN层和N型层之间设置改善层，改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，交替层叠的SiN层和GaN层为超晶格结构，可以有效地释放应力，从而减少有源层的缺陷，提高晶体质量，进而改善外延片的性能和可靠性，提高外延片所制造芯片的反向电压。同时形成超晶格结构的其中一层为没有掺杂的纯净GaN，与外延片本身结构的晶格匹配度好，改善层的设置不会造成额外的晶格失配。而且形成超晶格结构的另外一层为SiN层，位于改善层中间的SiN层中Si组分含量低于位于顶部和底部的SiN层中Si组分含量，有利于电流扩展，提高注入有源层的电子数量，提升LED的发光效率。实施例二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，适用于制造实施例一提供的外延片。实现时以三甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层，其特征在于，所述外延片还包括改善层，所述改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述改善层设置在所述未掺杂GaN层和所述N型层之间、或者设置在所述N型层和所述有源层之间。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层，其特征在于，所述外延片还包括改善层，所述改善层包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述改善层设置在所述未掺杂GaN层和所述N型层之间、或者设置在所述N型层和所述有源层之间。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述改善层包括依次层叠的第一改善子层、第二改善子层、第三改善子层，所述第一改善子层、所述第二改善子层、所述第三改善子层均包括交替层叠的SiN层和GaN层，所述第一改善子层中的SiN层中Si组分含量高于所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量，所述第二改善子层中的SiN层中Si组分含量低于所述第三改善子层中的SiN层中Si组分含量。3.根据权利要求2所述的外延片，其特征在于，所述第一改善子层中、所述第二改善子层中、所述第三改善子层中的SiN层的层数均为三层以上，所述第一改善子层中、所述第二改善子层中、所述第三改善子层中的GaN层的层数均为三层以上。4.根据权利要求1～3任一项所述的外延片，其特征在于，所述改善层的厚度为200埃以上。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：提供一蓝宝石衬底；在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、改善层、N型层、有源层、P型层；其中，所述改善层包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：金雅馨，万林，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