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发光二极管外延片及其制造方法。发光二极管外延片包括衬底(1)和依次形成在所述衬底(1)上的缓冲层(2)、n型层(4)、应力释放层(5)、多量子阱发光层(6)、以及p型层(8)，所述多量子阱发光层(6)包括多量子阱(601)、以及为所述多量子阱(601)的生成提供表面的表面平整层(602)。本发明专利技术提供的发光二极管外延片及其制造方法中，表面平整层为多量子阱的生长提供了平整的表面，从而改善了多量子阱发光层中势垒层和势阱层之间的界面清晰度，提高了发光效率。

Light emitting diode epitaxial wafer and manufacturing method thereof

The invention discloses a light emitting diode epitaxial slice and a manufacturing method thereof. LED epitaxial wafer comprises a substrate (1) and the substrate (1) are formed on the buffer layer (2), n (4) layer, stress release layer (5), multiple quantum well light emitting layer (6), and the p layer (8), the multi quantum well the light-emitting layer (6) comprises multiple quantum wells (601), as well as the multi quantum well (601) to form a smooth surface layer surface (602). The invention provides a light emitting diode epitaxial wafer and its manufacturing method, surface layer for multi quantum well growth provides a smooth surface, thereby improving the MQW barrier layer and the interface definition between the potential well layer, improve the luminous efficiency.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，具体地，涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。
技术介绍
发光二极管(LED)是一种能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。氮化镓(GaN)基LED作为固态光源一经出现便以其高效率、长寿命、节能环保、体积小等优点被誉为继爱迪生专利技术电灯后人类照明史上的又一次革命，成为国际半导体和照明领域研发与产业关注的焦点。并且，以GaN、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的III-Ⅴ族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7～6.2eV，覆盖了从紫外光到红外光的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。GaN基LED中，发光层通常采用GaN/InGaN的多量子阱结构，其中禁带宽度大的GaN为势垒层，禁带宽度小的InGaN为势阱层，InGaN中In的含量通常为10～20％。以量子阱的形式将电子和空穴束缚在多量子阱的阱层内，以提高发光效率，发光波长由势阱层InGaN的禁带宽度影响，发光亮度受势阱层和势垒层的晶体质量、界面清晰度、极化场强、阱垒高度差等因素的影响。GaN/InGaN多量子阱结构中，由于InGaN与GaN之间存在晶格失配，一方面导致InGaN的晶体质量差，产生大量缺陷，影响发光亮度；另一方面使得多量子阱内存在比较强的极化场强，导致电子和空穴相分离，影响发光亮度。如何减小多量子阱内GaN和InGaN之间的应力成为提高发光亮度的关键。通常采用的措施是在生成多量子阱前加低In含量的InGaN/GaN多周期结构作为应力释放层，可以部分缓解多量子阱发光区内的应力，对提高亮度具有非常好的作用。但是由于InGaN的生长条件非常苛刻，In元素需要在低温和氮气(N2)氛围下才能掺入到InGaN，所以InGaN的生长氛围通常为700～800℃的低温条件和N2氛围。因此无论是应力释放层还是多量子阱发光层，都是在低温和N2的氛围下生长。而众所周知，GaN需要在1000～1200℃的高温以及H2氛围下才能生长出表面平整和晶体质量比较好的GaN材料。而低温和N2的氛围通常生长的表面比较粗糙，所以该应力释放层虽然释放了多量子阱发光层的部分应力，但却成为了影响LED亮度的副作用。
技术实现思路
本专利技术公开了一种能够提高发光效率的LED外延片及其制造方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种LED外延片，包括衬底和依次形成在所述衬底上的缓冲层、n型层、应力释放层、多量子阱发光层、以及p型层，所述多量子阱发光层包括多量子阱、以及为所述多量子阱的生成提供表面的表面平整层。可选地，表面平整层采用氮化镓材料。可选地，所述多量子阱中的全部周期形成于所述表面平整层上。可选地，所述表面平整层采用950℃～1100℃和氢气氛围生长。可选地，所述多量子阱中的部分周期形成于所述表面平整层上。可选地，所述多量子阱中的每N个周期形成于一个表面平整层上，其中，N为2～4的整数。可选地，所述表面平整层采用850℃～950℃和氢气氛围生长。本专利技术还提供一种LED外延片的制造方法，所述方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、n型层、应力释放层、多量子阱发光层、以及p型层，其中，所述多量子阱发光层包括多量子阱、以及为所述多量子阱的生成提供表面的表面平整层。通过上述技术方案，在多量子阱发光层中生成表面平整层。表面平整层为多量子阱的生长提供了平整的表面，从而改善了多量子阱发光层中势垒层和势阱层之间的界面清晰度，提高了发光效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图；图2是另一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图；图3是又一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图；图4是又一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图；图5是又一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图；以及图6是一示例性实施例提供的LED外延片的制造方法的流程图。附图标记说明1衬底2缓冲层3本征层4n型层5应力释放层6多量子阱发光层601多量子阱602表面平整层7电子阻挡层8p型层具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图。本专利技术提供一种LED外延片，该LED外延片包括衬底和依次形成在衬底上的缓冲层2、n型层4、应力释放层5、多量子阱发光层6、以及p型层8。其中，多量子阱发光层6包括多量子阱601、以及为多量子阱601的生成提供表面的表面平整层602。通过上述技术方案，在多量子阱发光层中生成表面平整层。表面平整层为多量子阱的生长提供了平整的表面，从而改善了多量子阱发光层中势垒层和势阱层之间的界面清晰度，提高了发光效率。其中，多量子阱和表面平整层可以以多种方式形成于多量子阱发光层中。以下通过实施例来具体说明。(1)多量子阱中的全部周期形成于表面平整层上。图2是另一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图。如图2所示，该LED外延片包括衬底1和依次形成在衬底1上的缓冲层2、本征层3、n型层4、应力释放层5、多量子阱发光层6、电子阻挡层7、以及p型层8。其中，多量子阱601中的全部周期形成于表面平整层602上。也就是，表面平整层602为一层，形成于多量子阱发光层6靠近应力释放层5一侧的界面上。该实施例中，表面平整层602可以采用GaN材料，这里采用高温生长表面平整层602，本实施例中，可以采用950℃～1100℃(例如，1000℃)和氢气氛围生长，以获得平整的表面，为后续多量子阱601的生长提供平整的基础。表面平整层602的厚度可以为20nm～100nm，以不对应力释放层5的应力释放作用造成影响。这样能够使应力释放层5继续保持应力释放的作用，同时又能够为多量子阱601的生长提供平整的表面，提高发光效率。(2)多量子阱中的部分周期形成于表面平整层上。图3是又一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图。如图3所示，表面平整层602为一层，多量子阱601的6个周期中，有两个周期形成于表面平整层602上。也就是，多量子阱发光层6中，先生成多量子阱601的4个周期，再生成表面平整层602，最后生成多量子阱601的两个周期。图4是又一示例性实施例提供的LED外延片的结构示意图。如图4所示，表面平整层602可以包括两层，多量子阱601的6个周期中，有两个周期形成于上面的表面平整层602上，有3个周期形成于两个表面平整层602之间，有一个周期形成于下面的表面平整层602之下。在图3和图4的实施例中，在多量子阱601的生长过程中插入表面平整层602，起到了使多量子阱601生长界面清晰的作用，提高了发光效率。表面平整层602可以采用GaN材料。由于表面平整层602位于多量子阱601的中间，为避免对已生成的周期造成影响，每个表面平整层602采用低温进行生长，生长厚度可以为20nm～50nm，本实施例中可以采用8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底(1)和依次形成在所述衬底(1)上的缓冲层(2)、n型层(4)、应力释放层(5)、多量子阱发光层(6)、以及p型层(8)，所述多量子阱发光层(6)包括多量子阱(601)、以及为所述多量子阱(601)的生成提供表面的表面平整层(602)。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底(1)和依次形成在所述衬底(1)上的缓冲层(2)、n型层(4)、应力释放层(5)、多量子阱发光层(6)、以及p型层(8)，所述多量子阱发光层(6)包括多量子阱(601)、以及为所述多量子阱(601)的生成提供表面的表面平整层(602)。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，表面平整层(602)采用氮化镓材料。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱(601)中的全部周期形成于所述表面平整层(602)上。4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述表面平整层(602)采用950℃～1100℃和氢气氛围生长。5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱(601)中的部分周期形成于所述表面平整层(602)上。6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱(601)中的每N个周期形成于一个表面平整层(602)上，其中，N为2～4的整数。7.根据权利要求5或6所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述表面平整层(602)采用850℃～950℃和氢气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢春林，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44