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。发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型掺杂层和P型接触层，P型掺杂层包括至少一个叠层结构，当P型掺杂层包括多个叠层结构时，多个叠层结构依次层叠设置，每个叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，第一子层为掺Mg的AlxGa1‑xN层，0＜x≤0.3，第二子层为掺Mg的InyGa1‑yN层，0＜y≤0.2；该P型掺杂层可以阻挡电子向P型层移动，同时提高空穴的有效注入，使电子和空穴在多量子阱层的辐射复合发光，进而提高LED的光效。

【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)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型层和P型接触层。其中，N型层中掺有Si，提供电子；P型层中掺有Mg，提供空穴；当有电流通过时，N型层提供的电子和P型层提供的空穴进入多量子阱层复合发光。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：由于电子的移动能力远远高于空穴，因此电子可以快速进入多量子阱层，并越过多量子阱层与空穴在P型层发生非辐射复合，从而导致LED芯片发热量增加，LED的光效下降。
技术实现思路
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，可以使得更多的电子与空穴在多量子阱层辐射复合发光，提高LED的光效。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、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型掺杂层和P型接触层，所述P型掺杂层包括至少一个叠层结构，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，多个所述叠层结构依次层叠设置，每个所述叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层为掺Mg的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.3，所述第二子层为掺Mg的InyGa1-yN层，0＜y≤0.2。进一步地，所述P型掺杂层的厚度为100～200nm。进一步地，所述第一子层的厚度与所述第二子层的厚度的比值不小于1:2。进一步地，当所述P型掺杂层包括一个所述叠层结构时，所述第一子层的厚度为30～60nm，所述第二子层的厚度为60～120nm。进一步地，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，所述P型掺杂层的周期数为N，8≤N≤20。进一步地，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，每层所述第一子层的厚度为2～5nm，每层所述第二子层的厚度为5～8nm。进一步地，所述P型掺杂层中Mg的掺杂浓度为1×1019～5×1019cm-3。进一步地，所述P型掺杂层中Mg的掺杂浓度由靠近所述多量子阱层的一侧向远离所述多量子阱层的一侧逐渐升高。另一方面，本专利技术实施例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；在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层和多量子阱层；在所述多量子阱层上生长P型掺杂层，所述P型掺杂层包括至少一个叠层结构，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，多个所述叠层结构依次层叠设置，每个所述叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层为掺Mg的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.3，所述第二子层为掺Mg的InyGa1-yN层，0＜y≤0.2；在所述P型掺杂层上生长P型接触层。进一步地，所述在所述多量子阱层上生长P型掺杂层，包括：在生长温度为900～1000℃的环境下，生长P型掺杂层。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多量子阱层和P型接触层之间设置P型掺杂层，P型掺杂层包括至少一个叠层结构，每个叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，当P型掺杂层包括一个叠层结构时，第一子层为掺Mg的AlxGa1-xN层，第一子层中含有Al，Al可以提高GaN层的势垒高度，阻挡电子向P型层移动，避免电子跃迁到P型掺杂层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率；同时GaN层的势垒高度提高，也可以阻挡GaN层与衬底之间因晶格差异造成的缺陷向上延伸，提高外延片的晶体质量，进而提高LED的发光效率。而且Al的摩尔质量比不超过0.3，可以防止Al的含量过高，使得第一子层的势垒高度过高，阻挡空穴向多量子阱层移动，影响LED的发光效率。第二子层为掺Mg的InyGa1-yN层，第二子层中含有In，In可以降低GaN层的势垒高度，使得空穴更容易向多量子阱层移动，同时In有利于Mg的激活，可以提供更多的空穴，从而提高空穴的注入效率，最终提高LED的光效。而且In的摩尔质量比不超过0.2，可以防止In的含量过高而吸光。当P型掺杂层包括多个叠层结构时，多个叠层结构依次层叠设置，形成AlxGa1-xN/InyGa1-yN超晶格结构，AlxGa1-xN/InyGa1-yN超晶格结构的界面晶格失配大，可以产生一定的二维电子气，增加进入多量子阱层的空穴数量，从而提高电子和空穴在多量子阱层的辐射复合发光，进而提高LED的光效。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另一种发光二极管外延片的结构示意图；图3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方法流程图。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，发光二极管外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂的GaN层3、N型层4、多量子阱层5、P型掺杂层6和P型接触层7。P型掺杂层6包括至少一个叠层结构，每个叠层结构包括依次层叠设置的第一子层61和第二子层62，第一子层61为掺Mg的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.3，第二子层62设置在第一子层61上，第二子层62为掺Mg的InyGa1-yN层，0＜y≤0.2。图1所示的P型掺杂层6包括一个叠层结构，图2是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管外延片的结构示意图，如图2所示，图2与图1的不同之处在于，图2所示的P型掺杂层6包括多个叠层结构，多个叠层结构依次层叠设置。本专利技术实施例通过在多量子阱层和P型接触层之间设置P型掺杂层，P型掺杂层包括至少一个叠层结构，每个叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，当P型掺杂层包括一个叠层结构时，第一子层为掺Mg的AlxGa1-xN层，第一子层中含有Al，Al可以提高GaN层的势垒高度，阻挡电子向P型层移动，避免电子跃迁到P型掺杂层中与空穴进行非辐射复合，影响LED的发光效率；同时GaN层的势垒高度提高，也可以阻挡GaN层与衬底之间因晶格差异造成的缺陷向上延伸，提高外延片的晶体质量，进而提高LED的发光效率。而且Al的摩尔质量比不超过0.3，可以防止Al的含量过高，使得第一子层的势垒高度过高，阻挡空穴向多量子阱层移动，影响LED的发光效率。第二子层为掺Mg的InyGa1-yN层，第二子层中含有In，In可以降低GaN层的势垒高度，使得空穴更容易向多量子阱层移动，同时In有利于Mg的激活，可以提供更多的空穴，从而提高空穴的注入效率，最终提高LED的光效本文档来自技高网...

【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、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型掺杂层和P型接触层，其特征在于，所述P型掺杂层包括至少一个叠层结构，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，多个所述叠层结构依次层叠设置，每个所述叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层为掺Mg的AlxGa1‑xN层，0＜x≤0.3，所述第二子层为掺Mg的InyGa1‑yN层，0＜y≤0.2。

【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、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型掺杂层和P型接触层，其特征在于，所述P型掺杂层包括至少一个叠层结构，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，多个所述叠层结构依次层叠设置，每个所述叠层结构包括依次层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层为掺Mg的AlxGa1-xN层，0＜x≤0.3，所述第二子层为掺Mg的InyGa1-yN层，0＜y≤0.2。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P型掺杂层的厚度为100～200nm。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层的厚度与所述第二子层的厚度的比值不小于1:2。4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，当所述P型掺杂层包括一个所述叠层结构时，所述第一子层的厚度为30～60nm，所述第二子层的厚度为60～120nm。5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，当所述P型掺杂层包括多个所述叠层结构时，所述P型掺杂层的周期数为N，8≤N≤20。6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杰，秦双娇，胡任浩，
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