一种发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层依次层叠在衬底上，接触层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。本发明专利技术通过P型掺杂的氮化铝镓层和没有掺杂的氮化镓层构成异质结，形成二维电子气，促使载流子横向扩展，防止电流聚集在型接触层靠近P型电极的边缘的区域，避免出现局部放电甚至击穿的现象，提高了LED的可靠性，延长了LED的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片及其制备方法
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备方法。
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。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、P型半导体层和P型接触层，缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层依次层叠在衬底上。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，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，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，P型接触层用于在半导体材料和金属电极之间形成欧姆接触。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：芯片是LED的核心组件，通过在外延片上制作电极形成。具体地，可以先在P型接触层上开设延伸至N型半导体层的凹槽，再在凹槽内的N型半导体层上设置N型电极，同时在P型接触层上设置P型电极。P型电极和N型电极采用金属材料形成，P型接触层和N型半导体层采用半导体材料形成，而且P型接触层(材料采用P型掺杂的氮化铟镓)中可移动的空穴数量远低于N型半导体层(材料采用N型掺杂的氮化镓)中可移动的电子数量，因此从P型电极向P型接触层中注入电流时，电流容易聚集在P型接触层靠近P型电极的边缘的区域，造成局部出现放电甚至击穿的现象，降低了LED的可靠性，极大限制了LED的使用寿命。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法。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、缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上，所述接触层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，所述第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。可选地，所述第一子层中P型掺杂剂的掺杂浓度小于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度。优选地，所述第一子层中铝组分的摩尔含量为0.2～0.4。可选地，所述第一子层的厚度为2nm～8nm。可选地，所述接触层还包括第四子层，所述第四子层设置在所述第一子层和所述第二子层之间，所述第四子层的材料采用P型掺杂的氮化铝。优选地，所述第四子层和所述第一子层的厚度之和为2nm～8nm。可选地，所述第三子层中P型掺杂剂的掺杂浓度大于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度。可选地，所述接触层的厚度为5nm～20nm。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备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层；其中，所述接触层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，所述第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。可选地，所述接触层还包括第四子层，所述第四子层设置在所述第一子层和所述第二子层之间，所述第四子层的材料采用P型掺杂的氮化铝。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将接触层设计为依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，第一子层和第二子层之间构成异质结，形成二维电子气，促使载流子横向扩展，提高载流子的迁移率，对从P型电极向P型接触层注入的电流进行平面铺展，防止电流聚集在型接触层靠近P型电极的边缘的区域，避免出现局部放电甚至击穿的现象，提高了LED的可靠性，延长了LED的使用寿命，在大电流密度和高强度静电下保证LED的有效工作能力。另外，第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓，一方面可以与P型电极之间形成良好的欧姆接触，另一方面还可以释放第一子层和第二子层之间构成异质结产生的应力，提高外延片的晶体质量，有利于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接触层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种接触层的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制备方法的流程图。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。本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，图1为本专利技术实施例提供的发光二极管外延片的结构示意图，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底10、缓冲层20、N型半导体层30、有源层40、P型半导体层50和接触层60，缓冲层20、N型半导体层30、有源层40、P型半导体层50和接触层60依次层叠在衬底10上。图2为本专利技术实施例提供的一种接触层的结构示意图，参见图2，接触层60包括依次层叠的第一子层61、第二子层62和第三子层63，第一子层61的材料采用P型掺杂的氮化铝镓(AlGaN)，第二子层62的材料采用没有掺杂的氮化镓(GaN)，第三子层63的材料采用P型掺杂的氮化铟镓(InGaN)。本专利技术实施例通过将接触层设计为依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，第一子层和第二子层之间构成异质结，形成二维电子气，促使载流子横向扩展，提高载流子的迁移率，对从P型电极向P型接触层注入的电流进行平面铺展，防止电流聚集在型接触层靠近P型电极的边缘的区域，避免出现局部放电甚至击穿的现象，提高了LED的可靠性，延长了LED的使用寿命，在大电流密度和高强度静电下保证LED的有效工作能力。另外，第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓，一方面可以与P型电极之间形成良好的欧姆接触，另一方面还可以释放第一子层和第二子层之间构成异质结产生的应力，提高外延片的晶体质量，有利于LED的发光效率。可选地，第一子层61中P型掺杂剂的掺杂浓度可以小于P型半导体层50中P型掺杂剂的掺杂浓度，一方面匹配二维电子气需要的异质结的晶格结构，另一方面避免第一子层中P型掺杂剂的掺杂浓度太高而影响载流子的横向扩展。优选地，第一子层61中铝组分的摩尔含量可以为0.2～0.4，以匹配二维电子气需要的异质结的晶格结构。在实际应用中，第一子层61中铝组分的摩尔含量可以为定值，实现比较容易和方便。第一子层61中铝组分的摩尔含量也可以沿接触层的层叠方向逐渐增大，优选从0开始逐渐增大，以与P型半导体层匹配，提高外延片的晶体质量，有利于LED的发光效率。可选地，图2所示的接触层中第一子层61的厚度为2nm～8nm。如果图2所示的接触层中第一子层的厚度小于2nm，则可能由于第一子层的厚度太小而无法与第二子层之间构成异质结，进而不能产生促使载流子横向扩展的二维电子气，达不本文档来自技高网...

【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、缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述接触层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，所述第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。

【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、缓冲层、N型半导体层、有源层、P型半导体层和接触层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述P型半导体层和所述接触层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述接触层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化铝镓，所述第二子层的材料采用没有掺杂的氮化镓，所述第三子层的材料采用P型掺杂的氮化铟镓。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中P型掺杂剂的掺杂浓度小于所述P型半导体层中P型掺杂剂的掺杂浓度。3.根据权利要求2所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一子层中铝组分的摩尔含量为0.2～0.4。4.根据权利要求1～3任一项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为2nm～8nm。5.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述接触层还包括第四子层，所述第四子层设置在所述第一子层和所述第二子层之间，所述第四子层...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭炳磊，王群，葛永晖，吕蒙普，胡加辉，李鹏，
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