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。所述外延片包括衬底，低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；有源层包括依次层叠的多个量子层，多个量子层中的每个量子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，阱层为铟镓氮层，垒层为氮化镓层，多个量子层中与电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中的盖层为第一盖层，第一盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，多层铝镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置，多层氮化镓层中与垒层的距离最近的至少一个氮化镓层为第一氮化镓层，第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。本发明专利技术提高了LED的晶体质量。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的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。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED被迅速广泛地应用于交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。现有LED的外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层、P型氮化镓层。其中，有源层包括依次层叠的多个量子层，每个量子层包括依次层叠的阱(well)层、盖(cap)层、垒(barrier)层，阱层为铟镓氮层，盖层和垒层均为氮化镓层；盖层的生长温度与阱层的生长温度相同，垒层的生长温度高于阱层的生长温度，盖层设置在阱层和垒层之间，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：盖层的生长温度较低，盖层中分子之间的碰撞概率降低，分子中原子的迁移率也随之降低，盖层内部产生的缺陷增多，缺陷的产生和延伸造成晶体质量降低，增加电子和空穴的非辐射复合，影响LED的发光效率。
技术实现思路
为了解决现有技术会增加缺陷的产生，降低LED的晶体质量的问题，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：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，所述外延片包括衬底，以及依次层叠在所述衬底上的低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述有源层包括依次层叠的多个量子层，所述多个量子层中的每个量子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，所述阱层为铟镓氮层，所述垒层为氮化镓层，所述多个量子层中与所述电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中的盖层为第一盖层，所述第一盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铝镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，所述多层氮化镓层中与所述垒层的距离最近的至少一个氮化镓层为所述第一氮化镓层，所述第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。可选地，所述电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，所述第一盖层中每个所述铝镓氮层中铝的掺杂浓度为所述电子阻挡层中铝的掺杂浓度的1/15～1/5。可选地，所述垒层中掺有硅，每个所述第一氮化镓层中硅的掺杂浓度小于所述垒层中硅的掺杂浓度。可选地，每个所述第一氮化镓层中硅的掺杂浓度为所述垒层中硅的掺杂浓度的1/8～1/2。可选地，每个所述第一盖层中所有所述铝镓氮层的厚度之和大于每个所述第一盖层中所有所述第一氮化镓层的厚度之和。可选地，所述多层氮化镓层中除所述第一氮化镓层以外的氮化镓层为第二氮化镓层，所述第二氮化镓层中硅的掺杂浓度为0。可选地，所有所述盖层中除所述第一盖层以外的盖层为第二盖层，所述第二盖层为氮化镓层。另一方面，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低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；其中，所述有源层包括依次层叠的多个量子层，所述多个量子层中的每个量子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，所述阱层为铟镓氮层，所述垒层为氮化镓层，所述多个量子层中与所述电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中的盖层为第一盖层，所述第一盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铝镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，所述多层氮化镓层中与所述垒层的距离最近的至少一个氮化镓层为所述第一氮化镓层，所述第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。可选地，所述盖层的生长温度高于所述阱层的生长温度，且所述盖层的生长温度低于所述垒层的生长温度。优选地，所述盖层的生长速率大于所述阱层的生长速率。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多个量子层中与电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中，盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，多层铝镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置，由于铝可以在一定程度上减少长晶的错位和裂缝，因此对有源层中缺陷的延伸具有较大的阻断作用，避免晶体质量的降低，减少电子和空穴的非辐射复合，增加电子和空穴的辐射复合几率，提高LED的发光效率；而且盖层为铝镓氮层和氮化镓层交替层叠形成的结构，由于铝的能阶较高，因此铝镓氮层在盖层内成为阻挡电子迁移的势垒，各个势垒间隔设置在盖层内，可以有效减缓电子移动的速度，从而更好地阻挡电子向P型氮化镓层泄漏，可以提高晶体质量，增加电子和空穴的辐射复合几率，提高LED的发光效率。另外，垒层为掺杂硅的氮化镓层，多层氮化镓层中与垒层的距离最近的至少一个氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅，盖层与垒层的组成材料更接近，晶格匹配度较好，可以进一步提高晶体质量，而且还有利于电流扩展。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有源层的结构示意图；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的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。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，该外延片包括衬底1，以及依次层叠在衬底1上的低温氮化镓层2、高温氮化镓层3、N型氮化镓层4、有源层5、电子阻挡层6和P型氮化镓层7。在本实施例中，参见图2，有源层5包括依次层叠的多个量子层50，多个量子层50中的每个量子层50包括依次层叠的阱层51、盖层52和垒层53，阱层61为铟镓氮层，垒层52为氮化镓层，多个量子层50中与电子阻挡层6的距离最近的至少一个量子层50中的盖层为第一盖层，参见图3，第一盖层包括多层铝镓氮层52a和多层氮化镓层52b，多层铝镓氮层52a和多层氮化镓层52b交替层叠设置，多层氮化镓层52b中与垒层53的距离最近的至少一个氮化镓层为第一氮化镓层，第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。例如，有源层包括依次层叠的10个量子层，10个量子层按照层叠方向排列依次为，第1个量子层、第2个量子层，……，第10个量子层。10个量子层中，可以第9个量子层和第10个量子层中的盖层为第一盖层，也可以第8个量子层到第10个量子层中的盖层为第一盖层，还可以第7个量子层到第10个量子层中的盖层为第一盖层。通过在多个量子层中与电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中，盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，多层铝镓氮层和多层氮化镓层交替层叠设置，由于铝可以在一定程度上减少长晶的错位和裂缝，因此对有源层中缺陷的延伸具有较大的阻断作用，避免晶体质量的降低，减少电子和空穴的非辐射复合，增加电子和空穴的辐射复合几率，提高LED的发光效率；而且盖层为铝镓氮层和氮化镓层交替层叠形成的结构，由于铝的能阶较高，因此铝镓氮层在盖层内成为阻挡电子迁移的势垒，各个势垒间隔设置在盖层内，可以有效减缓电子移动的速度，从而更好地阻挡电子向P型氮化镓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底，以及依次层叠在所述衬底上的低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述有源层包括依次层叠的多个量子层，所述多个量子层中的每个量子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，所述阱层为铟镓氮层，所述垒层为氮化镓层，其特征在于，所述多个量子层中与所述电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中的盖层为第一盖层，所述第一盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铝镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，所述多层氮化镓层中与所述垒层的距离最近的至少一个氮化镓层为所述第一氮化镓层，所述第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底，以及依次层叠在所述衬底上的低温氮化镓层、高温氮化镓层、N型氮化镓层、有源层、电子阻挡层和P型氮化镓层；所述有源层包括依次层叠的多个量子层，所述多个量子层中的每个量子层包括依次层叠的阱层、盖层和垒层，所述阱层为铟镓氮层，所述垒层为氮化镓层，其特征在于，所述多个量子层中与所述电子阻挡层的距离最近的至少一个量子层中的盖层为第一盖层，所述第一盖层包括多层铝镓氮层和多层氮化镓层，所述多层铝镓氮层和所述多层氮化镓层交替层叠设置，所述多层氮化镓层中与所述垒层的距离最近的至少一个氮化镓层为所述第一氮化镓层，所述第一氮化镓层中掺有低于设定浓度的硅。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述电子阻挡层为P型掺杂的铝镓氮层，所述第一盖层中每个所述铝镓氮层中铝的掺杂浓度为所述电子阻挡层中铝的掺杂浓度的1/15～1/5。3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述垒层中掺有硅，每个所述第一氮化镓层中硅的掺杂浓度小于所述垒层中硅的掺杂浓度。4.根据权利要求3所述的外延片，其特征在于，每个所述第一氮化镓层中硅的掺杂浓度为所述垒层中硅的掺杂浓度的1/8～1/2。5.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，每个所述第一盖层中所有所述铝镓氮层的厚度之和大于每个所述第一盖层中所有所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振，从颖，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