一种发光二极管外延片的制作方法及其发光二极管外延片技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片的制作方法及其发光二极管外延片，属于半导体技术领域。制作方法包括：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率。本发明专利技术通过对P型半导体层的表面进行离子辐照，改变P型半导体层晶体的微观结构，影响P型半导体层内缺陷的形态和数量，降低P型半导体层的电阻率，有利于P型半导体层的空穴迁移到有源层中进行复合发光，提高注入有源层的空穴数量，进而提高LED的内量子效率提高，从而提高LED的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片的制作方法及其发光二极管外延片
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片的制作方法及其发光二极管外延片。
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。LED因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注，近年来在背光源和显示屏领域大放异彩，并且开始向民用照明市场进军。对于民用照明来说，光效和使用寿命是主要的衡量标准，因此增加LED的发光效率和提高LED的抗静电能力对于LED的广泛应用显得尤为关键。外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。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：衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，两者之间存在较大的晶格失配，晶格失配产生的应力和缺陷会随着外延生长而延伸，影响N型半导体和P型半导体层提供的载流子(电子或空穴)注入有源层进行复合发光，降低LED的发光效率。
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的制作方法及其发光二极管外延片，能够解决现有技术晶格失配产生的应力和缺陷影响载流子注入有源层、降低LED的发光效率的问题。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的制作方法，所述制作方法包括：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率。可选地，所述对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率，包括：在真空环境中，将经过加速的离子照射所述P型半导体层的表面，所述离子包括氧离子和银离子中的至少一种。优选地，当所述离子包括氧离子时，氧离子的辐射剂量为1011ions/cm2～1012ions/cm2。更优选地，当所述离子包括氧离子时，氧离子的辐射能量为50MeV～150MeV。优选地，当所述离子包括银离子时，银离子的辐射剂量为1010ions/cm2～1013ions/cm2。更优选地，当所述离子包括银离子时，银离子的辐射能量为150MeV～250MeV。优选地，所述真空环境的温度为20℃～100℃。可选地，所述制作方法还包括：在对所述P型半导体层的表面进行离子辐照之后，对所述P型半导体层进行退火处理。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，所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层的表面为离子辐照后的表面。可选地，所述离子包括氧离子和银离子中的至少一种。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过对P型半导体层的表面进行离子辐照，改变P型半导体层晶体的微观结构，影响P型半导体层内缺陷的形态和数量，降低P型半导体层的电阻率，有利于P型半导体层的空穴迁移到有源层中进行复合发光，提高注入有源层的空穴数量，进而提高LED的内量子效率提高，从而提高LED的发光效率。而且P型半导体层的电阻率降低，还可以降低外延片的串联电阻，最终降低LED的正向电压。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制作方法的流程图；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的结构示意图。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。本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制作方法，图1为本专利技术实施例提供的发光二极管外延片的制作方法的流程图，参见图1，该制作方法包括：步骤101：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层。具体地，该步骤101可以包括：控制温度为400℃～600℃(优选为500℃)，压力为400torr～600torr(优选为500torr)，在衬底上生长厚度为15nm～35nm(优选为25nm)的缓冲层；控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，压力为400Torr～600Torr(优选为500torr)，持续时间为5分钟～10分钟(优选为8分钟)，对缓冲层进行原位退火处理；控制温度为1000℃～1200℃(优选为1100℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在缓冲层上生长厚度为1μm～5μm(优选为3μm)的N型半导体层，N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度为1018cm-3～1019cm-3(优选为5*1018cm-3)；控制压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在N型半导体层上生长有源层，有源层包括交替生长的多个量子阱和多个量子垒；量子阱的数量和量子垒的数量相同，量子垒的数量为5个～15个(优选为10个)；量子阱的厚度为2.5nm～3.5nm(优选为3nm)，量子阱的生长温度为720℃～829℃(优选为770℃)；量子垒的厚度为9nm～20nm(优选为15nm)，量子垒的生长温度为850℃～959℃(优选为900℃)；控制温度为850℃～1080℃(优选为960℃)，压力为100torr～300torr(优选为200torr)，在有源层上生长厚度为100nm～800nm(优选为450nm)的P型半导体层，P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度为1018cm-3～1019cm-3(优选为5*1018cm-3)。具体地，衬底的材料可以采用[0001]晶向的蓝宝石，缓冲层的材料可以采用氮化镓(GaN)。N型半导体层的材料可以采用N型掺杂的氮化镓。量子阱的材料可以采用氮化铟镓(InGaN)，量子垒的材料可以采用氮化镓。P型半导体层的材料可以采用P型掺杂的氮化镓。可选地，在步骤101之前，该制作方法还可以包括：将衬底在氢气气氛中退火1分钟～10分钟(优选为8分钟)；在1000℃～1200℃(优选为1100℃)的温度下进行氮化处理。采用上述步骤对衬底的表面进行清洗，避免杂质掺入外延片中，影响整体的晶体质量，降低LED的发光效率。可选地，在缓冲层上生长N型半导体层之前，该制作方法还可以包括：控制温度为1000℃～1100℃(优选为1050℃)，压力为100torr～500torr(优选为300torr)，在缓冲层上生长厚度为1μm～5μm(优选为3μm)的未掺杂氮化镓层。相应地，N型半导体层生长在未掺杂氮化镓层上。利用未掺杂氮化镓层缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。在具体实现时，缓冲层为首先在衬底上低温生长一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：采用化学气相沉积技术在衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述对所述P型半导体层的表面进行离子辐照，降低所述P型半导体层的电阻率，包括：在真空环境中，将经过加速的离子照射所述P型半导体层的表面，所述离子包括氧离子和银离子中的至少一种。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，当所述离子包括氧离子时，氧离子的辐射剂量为1011ions/cm2～1012ions/cm2。4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于，当所述离子包括氧离子时，氧离子的辐射能量为50MeV～150MeV。5.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，当所述离子包括银离子时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛永晖，郭炳磊，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