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。包括衬底、缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、有源层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，电子阻挡层为包括N个周期的AlxGa1‑xN/AlN/GaN/InyGa1‑yN超晶格结构，N为大于等于2的正整数，电子阻挡层的厚度为10～25nm。与现有的厚度大于50nm的电子阻挡层相比，本发明专利技术提供的电子阻挡层的厚度大大减小，进而减少了材料间的极化和应力作用，降低了电子阻挡层在价带异质结界面产生的价带带阶，使得空穴能够更好的注入有源层，则空穴的浓度增加，更多的空穴可以在有源层中与电子复合发光，提高了LED的发光效率。

【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外延片包括衬底和设置在衬底上的GaN基外延层，GaN基外延层包括依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层(N型区)、有源层、电子阻挡层、高温P型层(P型区)和P型接触层。N型区提供的电子和P型区提供的空穴在有源层复合发光。其中电子阻挡层通常为AlGaN层或多个周期的AlGaN/InGaN超晶格结构，电子阻挡层的厚度大于50nm。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：现有的LED外延片中，电子阻挡层设计得较厚(通常大于50nm)，较厚的电子阻挡层会导致材料间的极化和应力作用，同时会产生一个高的价带阻碍空穴向有源层迁移，因此N型区提供的电子的浓度比P型区中提供的空穴的浓度高，电子的迁移率比空穴快很多，导致电子和空穴的复合发光效率降低，从而使得LED的发光效率降低。
技术实现思路
为了解决现有技术中电子阻挡层设计得较厚，使得LED的发光效率降低的问题，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、未掺杂的GaN层、N型层、有源层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述低温P型层为GaN层，所述电子阻挡层为包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，0.05<x<0.15，0.2<y<0.4，N为大于等于2的正整数，所述电子阻挡层的厚度为10～25nm。进一步地，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个AlxGa1-xN子层的厚度为0.5～1.5nm。进一步地，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个AlN子层的厚度为0.5～1.5nm。进一步地，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个GaN子层的厚度为1～2nm。进一步地，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个InyGa1-yN子层的厚度为1～2nm。进一步地，2≤N≤5。进一步地，x＝0.1，y＝0.38。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、有源层和低温P型层，所述低温P型层为GaN层；在所述低温P型层上生长电子阻挡层，所述电子阻挡层为包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，0.05<x<0.15，0.2<y<0.4，N为大于等于2的正整数，所述电子阻挡层的厚度为10～25nm；在所述电子阻挡层上生长高温P型层和P型接触层。进一步地，所述电子阻挡层的生长温度为850～1080℃。进一步地，所述电子阻挡层的生长压力为200～500Torr。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将电子阻挡层设置成包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，其中，由于低温P型层为GaN层，而电子阻挡层中的AlN层与低温P型GaN层晶格失配，因此设置AlxGa1-xN作为缓冲层，可以降低电子阻挡层与低温P型层的晶格失配。AlN层能够形成一个较高的势垒能级，阻挡电子的迁移，同时由于AlN层和GaN层之间的界面晶格失配大，因此AlN层和GaN层之间可以产生一定的二维电子气，以提供更多的空穴，并提高载流子的迁移速率。InyGa1-yN层可以增强二维电子气的产生，进一步地提供更多的空穴，提高载流子的迁移速率。且本专利技术中的电子阻挡层的厚度为10～25nm，与现有的厚度大于50nm的电子阻挡层相比，厚度大大减小，进而减少了材料间的极化和应力作用，降低了高Al组分的电子阻挡层在价带异质结界面产生的价带带阶，使得空穴能够更好的注入有源层，则空穴的浓度增加，更多的空穴可以在有源层中与电子复合发光，提高了LED的发光效率。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。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、有源层5、低温P型层6、电子阻挡层7、高温P型层8和P型接触层9，低温P型层6为GaN层。其中，电子阻挡层7为包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，0.05<x<0.15，0.2<y<0.4，N为大于等于2的正整数，电子阻挡层7的厚度为10～25nm。通过将电子阻挡层设置成包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，其中，由于低温P型层为GaN层，而电子阻挡层中的AlN层与低温P型GaN层晶格失配，因此设置AlxGa1-xN作为缓冲层，可以降低电子阻挡层与低温P型层的晶格失配。AlN层能够形成一个较高的势垒能级，阻挡电子的迁移，同时由于AlN层和GaN层之间的界面晶格失配大，因此AlN层和GaN层之间可以产生一定的二维电子气，以提供更多的空穴，并提高载流子的迁移速率。InyGa1-yN层可以增强二维电子气的产生，进一步地提供更多的空穴，提高载流子的迁移速率。且本专利技术中的电子阻挡层的厚度为10～25nm，与现有的厚度大于50nm的电子阻挡层相比，厚度大大减小，进而减少了材料间的极化和应力作用，降低了高Al组分的电子阻挡层在价带异质结界面产生的价带带阶，使得空穴能够更好的注入有源层，则空穴的浓度增加，更多的空穴可以在有源层中与电子复合发光，提高了LED的发光效率。优选地，x＝0.1，y＝0.38。此时LED的发光效率最好。具体地，在电子阻挡层7的每个AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中均包括AlxGa1-xN子层71、AlN子层72、GaN子层73和InyGa1-yN子层74。进一步地，每个AlxGa1-xN子层71的厚度为0.5～1.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、有源层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述低温P型层为GaN层，其特征在于，所述电子阻挡层为包括N个周期的AlxGa1‑xN/AlN/GaN/InyGa1‑yN超晶格结构，0.05

【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、有源层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，所述低温P型层为GaN层，其特征在于，所述电子阻挡层为包括N个周期的AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构，0.05<x<0.15，0.2<y<0.4，N为大于等于2的正整数，所述电子阻挡层的厚度为10～25nm。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个AlxGa1-xN子层的厚度为0.5～1.5nm。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，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个AlN子层的厚度为0.5～1.5nm。4.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，在所述AlxGa1-xN/AlN/GaN/InyGa1-yN超晶格结构中每个GaN子层的厚度为1～2nm。5.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓骏，郭炳磊，李鹏，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32