一种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，属于半导体技术领域。发光二极管外延片的多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，多量子阱层中最靠近插入层的1～5个量子垒层为第一量子阱层，第一量子阱层中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，Mg可以提高空穴的迁移能力，同时还可以拉高多量子阱层中靠近P型层处的导带能级，阻挡电子向P型层迁移，改善电子和空穴的有效分布，提高电子和空穴的复合效率，从而提高LED的发光效率。每个第一量子阱层的厚度为3～20nm，电子阻挡层的厚度为0～30nm。由于空穴的浓度增加，可以减少对电子的阻挡，从而可以减小电子阻挡层的厚度，减小引入电子阻挡层造成的阻碍空穴注入的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管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外延片及其制造方法。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)作为信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。现有LED包括衬底和设置在衬底上的外延层，外延层包括依次层叠设置在衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层以及P型接触层。其中，电子阻挡层的厚度为40～100nm。N型层和P型层多采用GaN材料制成，N型层中电子和P型层中的空穴在有源层复合发光。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：由于在GaN材料中电子和空穴的迁移率相差近一个数量级，多数LED器件会在多量子阱有源层与P型层之间引入电子阻挡层来阻挡电子迁移，但由于材料间的极化及应力的作用，引入电子阻挡层会产生一个高的价带带阶阻碍空穴注入，除此之外，多数的多量子阱层中的量子垒层为本征垒层，本征垒层的价带能级明显高于掺杂的量子阱层的能带，空穴同样无法有效迁移。
技术实现思路
为了解决现有技术中空穴的迁移能力低的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、GaN层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的1～5个量子垒层为第一量子阱层，所述第一量子阱层中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，每个所述第一量子阱层的厚度为3～20nm，所述电子阻挡层的厚度为0～30nm。进一步地，所述插入层为掺Mg的AlGaN层，所述插入层中Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3。进一步地，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，3个所述第一量子阱层的厚度均为12nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm。进一步地，所述电子阻挡层为AlGaN层，或所述电子阻挡层为AlGaN/GaN、AlGaN/InGaN、AlInGaN/GaN或AlGaN/InAlN超晶格结构。进一步地，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，按照距离所述插入层由远到近的方向，3个所述第一量子阱层的厚度依次为8nm、16nm和12nm。另一方面，本专利技术提供了一种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；在衬底上依次生长缓冲层、GaN层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，其特征在于，在衬底上依次生长缓冲层、GaN层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的1～5个量子垒层为第一量子阱层，所述第一量子阱层中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，每个所述第一量子阱层的厚度为3～20nm，所述电子阻挡层的厚度为0～30nm。进一步地，所述插入层为掺Mg的AlGaN层，所述插入层中Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3。进一步地，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，3个所述第一量子阱层的厚度均为12nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm。进一步地，所述电子阻挡层为AlGaN层，或所述电子阻挡层为AlGaN/GaN、AlGaN/InGaN、AlInGaN/GaN或AlGaN/InAlN超晶格结构。进一步地，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，按照距离所述插入层由远到近的方向，3个所述第一量子阱层的厚度依次为8nm、16nm和12nm。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多量子阱层中最靠近电子阻挡层的1～5个量子垒层中掺杂Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，掺入少量的Mg可以提高空穴的迁移能力，同时还可以拉高多量子阱层中靠近P型层处的导带能级，阻挡电子向P型层迁移，改善电子和空穴的有效分布，提高电子和空穴的复合效率，从而提高LED的发光效率。且由于空穴的浓度增加，需要阻挡的电子数量减少，从而可以减小电子阻挡层的厚度，使得电子阻挡层的厚度为0～30nm，与现有技术中电子阻挡层的厚度为40～100nm相比，本专利技术中电子阻挡层的厚度大大减小，甚至可以去除电子阻挡层，不但减少了引入电子阻挡层造成的阻碍空穴注入的影响，而且大大降低了LED整体厚度。且多量子阱层中最靠近电子阻挡层的1～5个量子垒层的厚度分别为3～20nm，通过调节多量子阱层中最靠近电子阻挡层的1～5个量子垒层的厚度，可以调整电子在多量子阱层中的分布，从而提高电子和空穴的复合发光效率。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提供的一种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一种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。实施例一本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的结构示意图，如图1所示，该发光二极管外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1的缓冲层2、GaN层3、N型层4、多量子阱层5、插入层6、低温P型层7、电子阻挡层8、高温P型层9、P型接触层10。多量子阱层5包括多个周期交替生长的量子阱层51和量子垒层52。多量子阱层5中最靠近插入层6的1～5个量子垒层为第一量子阱层53，也即多量子阱层5包括1～5个第一量子阱层53，每个第一量子阱层53中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，每个第一量子阱层53的厚度为3～20nm，电子阻挡层8的厚度为0～30nm。本专利技术实施例通过在多量子阱层中靠近电子阻挡层的1～5个量子垒层中掺杂Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，掺入少量的Mg可以提高空穴的迁移能力，同时还可以拉高多量子阱层中靠近P型层处的导带能级，阻挡电子向P型层迁移，改善电子和空穴的有效分布，提高电子和空穴的复合效率，从而提高LED的发光效率。且由于空穴的浓度增加，需要阻挡的电子数量减少，从而可以减小电子阻挡层的厚度，使得电子阻挡层的厚度为0～30nm，与现有技术中电子阻挡层的厚度为40～100nm相比，本专利技术中电子阻挡层的厚度大大减小，甚至可以去除电子阻挡层，不但减少了引入电子阻挡层造成的阻碍空穴注入的影响，而且大大降低了LED整体厚度。且多量子阱层中靠近电子阻挡层的1～5个量子垒层的厚度分别为3～20nm，通过调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、GaN层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，其特征在于，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的1～5个量子垒层为第一量子阱层，所述第一量子阱层中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，每个所述第一量子阱层的厚度为3～20nm，所述电子阻挡层的厚度为0～30nm。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、GaN层、N型层、多量子阱层、插入层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，其特征在于，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的1～5个量子垒层为第一量子阱层，所述第一量子阱层中均掺杂有Mg，且Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3，每个所述第一量子阱层的厚度为3～20nm，所述电子阻挡层的厚度为0～30nm。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述插入层为掺Mg的AlGaN层，所述插入层中Mg的掺杂浓度为1017～1019/cm3。3.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，3个所述第一量子阱层的厚度均为12nm，所述电子阻挡层的厚度为20nm。4.根据权利要求3所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子阻挡层为AlGaN层，或所述电子阻挡层为AlGaN/GaN、AlGaN/InGaN、AlInGaN/GaN或AlGaN/InAlN超晶格结构。5.根据权利要求1或2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述多量子阱层中最靠近所述插入层的3个量子垒层为第一量子阱层，按照距离所述插入层由远到近的方向，3个所述第一量子阱层的厚度依次为8nm、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晨，王慧，肖扬，吕蒙普，胡加辉，李鹏，
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