一种GaN基发光二极管外延片的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片的制造方法，属于半导体技术领域。包括：在衬底上依次形成缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型阻挡层、应力释放层、量子阱、P型电子阻挡层、P型GaN层；N型阻挡层由高温AlGaN层和低温GaN层组成，高温AlGaN层和低温GaN层中均掺杂有N型掺杂剂，高温AlGaN层的生长温度高于低温GaN层的生长温度。本发明专利技术通过高温AlGaN层有效限制电子的迁移，减小电子的迁移速率，提高发光阱区载流子的浓度，最终提升发光效率；同时通过低温GaN层阻隔缺陷，改变V形坑的大小和开口位置，减少由于晶格失配产生的位错，减少漏电，提高抗静电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基发光二极管外延片的制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片的制造方法。
技术介绍
GaN材料在发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)器件上的应用十分普遍，是人们一直以来关注的热点。采用GaN制造的LED颜色纯正、亮度高、能耗低，性能比传统的AlGaInP基LED或者GaAlAs基LED更优越，广泛应用于照明、医疗、显示、玩具等众多领域。GaN基LED通常在蓝宝石衬底上形成，蓝宝石与GaN之间存在晶格失配，LED内会产生缺陷和位错，造成电子和空穴之间的非辐射复合增多，大大降低LED的发光效率。
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GaN基发光二极管外延片的制造方法。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：在衬底上依次形成缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型阻挡层、应力释放层、量子阱、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述N型阻挡层由高温AlGaN层和低温GaN层组成，所述高温AlGaN层和所述低温GaN层中均掺杂有N型掺杂剂，所述高温AlGaN层的生长温度高于所述低温GaN层的生长温度。在本专利技术一种可能的实现方式中，所述高温AlGaN层的生长温度高于所述N型GaN层的生长温度，所述低温GaN层的生长温度低于所述N型GaN层的生长温度。可选地，所述高温AlGaN层的生长温度比所述N型GaN层的生长温度高10～100℃。可选地，所述低温GaN层的生长温度比所述N型GaN层的生长温度低10～100℃。在本专利技术另一种可能的实现方式中，所述低温GaN层的厚度为所述高温AlGaN层的厚度的4～12倍。可选地，所述高温AlGaN层的厚度为2～15nm。在本专利技术又一种可能的实现方式中，所述高温AlGaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度高于所述低温GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度。可选地，所述高温AlGaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度为1019～1020cm-3。在本专利技术又一种可能的实现方式中，所述低温GaN层为N型掺杂的GaN层，或者N型掺杂的GaN层和没有掺杂的GaN层交替层叠形成的超晶格结构。可选地，所述N型掺杂的GaN层和所述没有掺杂的GaN层的层数相同，所述没有掺杂的GaN层的层数为2～20层。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N型GaN层上形成由高温AlGaN层和低温GaN层组成的N型阻挡层，高温AlGaN层的生长温度高于低温GaN层的生长温度，高温AlGaN层可以有效限制电子的迁移，减小电子的迁移速率，避免电子越过发光阱区，提高发光阱区载流子的浓度，最终提升发光效率；同时低温GaN层可以阻隔缺陷，改变V形坑的大小和开口位置，减少由于晶格失配产生的位错，减少漏电，提高抗静电能力。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GaN基发光二极管外延片的制造方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例一提供的N型阻挡层的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的外延片的结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的生长温度的对比示意图；图5是本专利技术实施例三提供的厚度和掺杂浓度的对比示意图；图6是本专利技术实施例四提供的N型阻挡层的结构示意图。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GaN基发光二极管外延片的制造方法，在本实施例中，采用金属有机化合物化学气相沉淀(英文：MetalOrganicChemicalVaporDeposition，简称：MOCVD)技术制造外延片，以三甲基镓(TMGa)或者三乙基镓(TEGa)作为镓源，高纯NH3作为氮源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，三甲基铝(TMAl)作为铝源，N型掺杂剂选用硅烷(SiH4)，P型掺杂剂选用二茂镁(CP2Mg)。具体地，参见图1，该制造方法包括：步骤201：在衬底上形成缓冲层。在本实施例中，衬底可以为蓝宝石衬底，衬底的尺寸可以为2英寸、4英寸或者8英寸。缓冲层可以为GaN层，也可以由交替层叠的GaN层和AlGaN层组成。步骤202：在缓冲层上形成未掺杂GaN层。具体地，未掺杂GaN层可以为单层没有掺杂的GaN层，也可以为多层没有掺杂的GaN层，各层GaN层的生长温度不同。步骤203：在未掺杂GaN层上形成N型GaN层。具体地，N型GaN层可以为单层掺杂Si的GaN层，也可以为多层掺杂Si的GaN层，各层GaN层中Si的掺杂浓度不同。步骤204：在N型GaN层上形成N型阻挡层。在本实施例中，参见图2，N型阻挡层由高温AlGaN层51和低温GaN层52组成，高温AlGaN层和低温GaN层中均掺杂有N型掺杂剂，高温AlGaN层的生长温度高于低温GaN层的生长温度。在本实施例的一种实现方式中，高温AlGaN层的生长温度可以高于N型GaN层的生长温度，低温GaN层的生长温度可以低于N型GaN层的生长温度。可选地，高温AlGaN层的生长温度可以比N型GaN层的生长温度高10～100℃。可选地，低温GaN层的生长温度可以比N型GaN层的生长温度低10～100℃。在本实施例的另一种实现方式中，低温GaN层的厚度可以为高温AlGaN层的厚度的4～12倍。可选地，高温AlGaN层的厚度可以为2～15nm。在本实施例的又一种实现方式中，高温AlGaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以高于低温GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度。可选地，高温AlGaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度可以为1019～1020cm-3。在本实施例的又一种实现方式中，低温GaN层可以为N型掺杂的GaN层，或者N型掺杂的GaN层和没有掺杂的GaN层交替层叠形成的超晶格结构。可选地，N型掺杂的GaN层和没有掺杂的GaN层的层数相同，没有掺杂的GaN层的层数可以为2～20层。步骤205：在N型阻挡层上形成应力释放层。在本实施例中，应力释放层为InGaN层和GaN层交替层叠形成的超晶格结构，也可以为单层的InGaN层。步骤206：在应力释放层上形成量子阱。在本实施例中，量子阱可以为InGaN量子阱层，也可以为InGaN量子阱层和GaN量子垒层交替层叠形成的超晶格结构。步骤207：在量子阱上形成P型电子阻挡层。在本实施例中，P型电子阻挡层可以为P型掺杂的AlGaN层。步骤208：在P型电子阻挡层上形成P型GaN层。图3为本实施例制造的发光二极管外延片的结构示意图。其中，1为衬底，2为缓冲层，3为未掺杂GaN层，4为N型GaN层，5为N型阻挡层，6为应力释放层，7为量子阱，8为P型电子阻挡层，9为P型GaN层。本专利技术实施例通过在N型GaN层上形成由高温AlGaN层和低温GaN层组成的N型阻挡层，高温AlGaN层的生长温度高于低温GaN层的生长温度，高温AlGaN层可以有效限制电子的迁移，减小电子的迁移速率，避免电子越过发光阱区，提高发光阱区载流子的浓度，最终提升发光效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基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：在衬底上依次形成缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型阻挡层、应力释放层、量子阱、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述N型阻挡层由高温AlGaN层和低温GaN层组成，所述高温AlGaN层和所述低温GaN层中均掺杂有N型掺杂剂，所述高温AlGaN层的生长温度高于所述低温GaN层的生长温度。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基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：在衬底上依次形成缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型阻挡层、应力释放层、量子阱、P型电子阻挡层、P型GaN层；其中，所述N型阻挡层由高温AlGaN层和低温GaN层组成，所述高温AlGaN层和所述低温GaN层中均掺杂有N型掺杂剂，所述高温AlGaN层的生长温度高于所述低温GaN层的生长温度。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述高温AlGaN层的生长温度高于所述N型GaN层的生长温度，所述低温GaN层的生长温度低于所述N型GaN层的生长温度。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述高温AlGaN层的生长温度比所述N型GaN层的生长温度高10～100℃。4.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述低温GaN层的生长温度比所述N型GaN层的生长温度低10～100℃。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红丽，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