GaN基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GaN基发光二极管外延片及其制造方法，属于发光二极管领域。所述GaN基发光二极管外延片包括：衬底，依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、三维成长层、u‑GaN层、n型层、n型电流扩展层、应力释放层、多量子阱层和p型层，所述n型电流扩展层包括覆盖在所述n型层上的第一子层以及覆盖在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，所述第一子层的生长温度高于所述n型层以及所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长压力高于所述第一子层的生长压力。该GaN基发光二极管外延片能够改善缺陷，提高了外延片的光电性能。

【技术实现步骤摘要】
GaN基发光二极管外延片及其制造方法
本专利技术涉及发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制造方法。
技术介绍
作为人们一直以来关注的热点，GaN材料在发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)器件上应用十分普遍，用GaN研制的发光二极管颜色纯正，亮度高，能耗低，广泛应用于照明、医疗、显示、信号、玩具等众多领域。然而随着LED应用范围的不断扩大，人们对新一代的LED的要求也更高，为了满足广大客户的需求，需要LED具有较高的光效和较强的抗静电能力。通常，抗静电能力越强的LED在使用的过程中就会表现出越好的电学稳定性，光效越高的LED在使用的过程中就会表现出越好的光学性能，因此抗静电能力和光效的提高对于改善LED的光电性能具有重大意义。传统的GaN基LED普遍采用在n型层后面直接生长与其同温同压的AlGaN或AlxGaN/AlyGaN(x≠y)层作为电流扩展层，这样的结构在一定程度上可以增加电流的扩展，但是同时会导致后面直接生长的InGaN应力释放层生长窗口很窄，且容易引入新的缺陷，其效果有限，不利于外延工艺的控制。
技术实现思路
为了解决现有电流扩展层会导致后面直接生长的InGaN应力释放层生长窗口很窄，且容易引入新的缺陷，其效果有限的问题，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GaN基发光二极管外延片，所述GaN基发光二极管外延片包括：衬底，依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、三维成长层、u-GaN层、n型层、n型电流扩展层、应力释放层、多量子阱层和p型层，所述n型电流扩展层包括覆盖在所述n型层上的第一子层以及覆盖在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，所述第一子层的生长温度高于所述n型层以及所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长压力高于所述第一子层的生长压力。在本专利技术实施例的一种实现方式中，所述第一子层的生长温度比所述n型层的生长温度高15℃～40℃。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二子层的生长温度小于或等于所述n型层的生长温度。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第一子层中的Al的含量沿着所述GaN基发光二极管外延片的生长方向先减小后增加，且所述第一子层中的Al总量不超过1021cm-3。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第一子层的厚度为50nm～130nm。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二子层的厚度为所述第一子层的厚度3～4倍。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二子层中超晶格的对数为3～12。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种GaN基发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、三维成长层、u-GaN层、n型层、n型电流扩展层、应力释放层、多量子阱层和p型层，所述n型电流扩展层包括覆盖在所述n型层上的第一子层以及覆盖在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，所述第一子层的生长温度高于所述n型层以及所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长压力高于所述第一子层的生长压力。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第一子层的生长温度比所述n型层的生长温度高15℃～40℃。在本专利技术实施例的另一种实现方式中，所述第二子层的生长温度小于或等于所述n型层的生长温度。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在n型层和应力释放层之间插入由第一子层和第二子层构成的n型电流扩展层，其中第一子层为AlGaN层，第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，且第一子层的生长温度较n型层和第二子层的生长温度高，第二子层的生长压力高于第一子层；一方面，在n型层之后生长的AlGaN层由于势垒增加起到阻挡电子的作用，增加了电子的横向扩展能力，且生长温度高于相邻的n型层和第二子层，有利于Al的掺入以及缺陷的阻隔；另一方面，第二子层不仅可以与AlGaN层结合起来形成高浓度的二维电子气，由于二维电子气具有较高的横向迁移率，于是又加速了电子的扩展，使得电流分布更均匀，且第二子层的生长压力较第一子层高，使得生长的超晶格可以防止电流扩展层之后In的扩散，进一步减少从n型层积累上来的应力，改善缺陷，从而提高外延片的光电性能。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GaN基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n型层、第一子层和第二子层的温度及压力的关系图；图3是本专利技术实施例提供的外延片与对比样品的抗静电能力对比图；图4是本专利技术实施例提供的第一子层的一种掺杂方式示意图；图5是本专利技术实施例提供的外延片与对比样品的光强对比图；图6是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制造方法的流程图。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。图1是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图，参见图1，该GaN基发光二极管外延片包括：衬底100，依次覆盖在衬底100上的缓冲层101、三维成长层102、u-GaN层103、n型层104、n型电流扩展层105、应力释放层106、多量子阱层107和p型层108，n型电流扩展层105包括覆盖在n型层104上的第一子层151以及覆盖在第一子层151上的第二子层152，第一子层151为AlGaN层，第二子层152为不掺Si的GaN层1521和掺Si的GaN层1522形成的超晶格结构，第一子层151的生长温度高于n型层104以及第二子层152的生长温度，第二子层152的生长压力高于第一子层151的生长压力。本专利技术实施例通过在n型层和应力释放层之间插入由第一子层和第二子层构成的n型电流扩展层，其中第一子层为AlGaN层，第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，且第一子层的生长温度较n型层和第二子层的生长温度高，第二子层的生长压力高于第一子层；一方面，在n型层之后生长的AlGaN层由于势垒增加起到阻挡电子的作用，增加了电子的横向扩展能力，且生长温度高于相邻的n型层和第二子层，有利于Al的掺入以及缺陷的阻隔；另一方面，第二子层不仅可以与AlGaN层结合起来形成高浓度的二维电子气，由于二维电子气具有较高的横向迁移率，于是又加速了电子的扩展，使得电流分布更均匀，且第二子层的生长压力较第一子层高，使得生长的超晶格可以防止电流扩展层之后In的扩散，进一步减少从n型层积累上来的应力，改善缺陷，从而提高外延片的光电性能。在本专利技术实施例中，第一子层151的生长温度可以比n型层104的生长温度高15℃～40℃。其中，n型层104的生长温度可以为1260℃。通过提高第一子层的生长温度来提高外延片的抗静电能力(具体可以参见后文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述GaN基发光二极管外延片包括：衬底，依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、三维成长层、u‑GaN层、n型层、n型电流扩展层、应力释放层、多量子阱层和p型层，所述n型电流扩展层包括覆盖在所述n型层上的第一子层以及覆盖在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，所述第一子层的生长温度高于所述n型层以及所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长压力高于所述第一子层的生长压力。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述GaN基发光二极管外延片包括：衬底，依次覆盖在所述衬底上的缓冲层、三维成长层、u-GaN层、n型层、n型电流扩展层、应力释放层、多量子阱层和p型层，所述n型电流扩展层包括覆盖在所述n型层上的第一子层以及覆盖在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为AlGaN层，所述第二子层为不掺Si的GaN层和掺Si的GaN层形成的超晶格结构，所述第一子层的生长温度高于所述n型层以及所述第二子层的生长温度，所述第二子层的生长压力高于所述第一子层的生长压力。2.根据权利要求1所述GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的生长温度比所述n型层的生长温度高15℃～40℃。3.根据权利要求1或2所述GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述第二子层的生长温度小于或等于所述n型层的生长温度。4.根据权利要求1或2所述GaN基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中的Al的含量沿着所述GaN基发光二极管外延片的生长方向先减小后增加，且所述第一子层中的Al总量不超过1021cm-3。5.根据权利要求1或2所述GaN基发光二极管外...

【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