一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。本发明专利技术通过将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效避免蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷沿外延生长的方向不断延伸和扩大，从而减小了外延片内部的应力的缺陷，提高了外延垒晶的长晶质量，有利于载流子在有源层的复合发光。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法。
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。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。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、N型半导体层、有源层和P型半导体层，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辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面。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，晶格常数差异较大，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较多引入氮化镓中，并沿外延生长的方向不断延伸和扩大，在外延片的顶部达到最大。这些应力和缺陷导致外延垒晶的长晶质量降低，影响载流子在有源层的复合发光，限制了氮化镓基LED在长波波段的应用，特别是绿光及以上波段。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，能够解决现有技术蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷延伸影响载流子在有源层的复合发光的问题。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。可选地，所述有源层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒沿第一直线的延伸方向交替设置在所述衬底的第一表面上。优选地，所述量子阱的数量与所述量子垒的数量相同，所述量子垒的数量为3个～15个。可选地，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度相等。优选地，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度为0.02μm～2μm。可选地，所述N型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。可选地，所述P型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底；沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。可选地，所述沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层，包括：在所述衬底的第一表面上设置第一遮挡板，所述第一遮挡板覆盖在所述有源层和所述P型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长N型半导体层；从所述衬底的第一表面上移除所述第一遮挡板；在所述衬底的第一表面上设置第二遮挡板，所述第二遮挡板覆盖在所述有源层和所述N型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长P型半导体层；从所述衬底的第一表面上移除所述第二遮挡板；在所述衬底的第一表面上设置第三遮挡板，所述第三遮挡板覆盖在所述N型半导体层和所述P型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长有源层；从所述衬底的第一表面上移除所述第三遮挡板。可选地，所述沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层，包括：采用光刻技术在所述衬底的第一表面上形成第一生长抑制层，所述第一生长抑制层位于所述有源层和所述P型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长N型半导体层；从所述衬底的第一表面上去除所述第一生长抑制层；采用光刻技术在所述衬底的第一表面上形成第二生长抑制层，所述第二生长抑制层位于所述有源层和所述N型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长P型半导体层；从所述衬底的第一表面上去除所述第二生长抑制层；采用光刻技术在所述衬底的第一表面上形成第三生长抑制层，所述第三生长抑制层位于所述N型半导体层和所述P型半导体层的设置区域上；在所述衬底的第一表面上生长有源层；从所述衬底的第一表面上去除所述第三生长抑制层。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效避免蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷沿外延生长的方向不断延伸和扩大，从而减小了外延片内部的应力的缺陷，提高了外延垒晶的长晶质量，有利于载流子在有源层的复合发光。同时有源层位于衬底的第一表面的中部，也可以改善外延由于高温等原因形成的翘曲对有源层中载流子复合发光的影响。综上，将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效提高外延片的晶体质量，适用于氮化镓基LED在长波波段的应用，特别是绿光及以上波段。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氮化镓基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有源层的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法的流程图。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氮化镓基发光二极管外延片。图1为本专利技术实施例提供的一种氮化镓基发光二极管外延片的结构示意图。参见图1，该氮化镓基发光二极管外延片包括衬底10、N型半导体层20、有源层30和P型半导体层40，N型半导体层20、有源层30和P型半导体层40沿第一直线的延伸方向(图1中用箭头A表示)依次设置在衬底10的第一表面上，第一直线平行于衬底10的第一表面。本专利技术实施例通过将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效避免蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷沿外延生长的方向不断延伸和扩大，从而减小了外延片内部的应力的缺陷，提高了外延垒晶的长晶质量，有利于载流子在有源层的复合发光。同时有源层位于衬底的第一表面的中部，也可以改善外延由于高温等原因形成的翘曲对有源层中载流子复合发光的影响。综上，将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效提高外延片的晶体质量，适用于氮化镓基LED在长波波段的应用，特别是绿光及以上波段。图2为本专利技术实施例提供的有源层的结构示意图。参见图2，可选地，有源层30可以包括多个量子阱31和多个量子垒32，多个量子阱31和多个量子垒32沿第一直线的延伸方向(图中用箭头A表示)交替设置在衬底10的第一表面上。交替设置多个量子阱和多个量子垒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述有源层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒沿第一直线的延伸方向交替设置在所述衬底的第一表面上。3.根据权利要求2所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述量子阱的数量与所述量子垒的数量相同，所述量子垒的数量为3个～15个。4.根据权利要求1～3任一项所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度相等。5.根据权利要求4所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度为0.02μm～2μm。6.根据权利要求1～3任一项所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述N型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。7.根据权利要求1～3任一项所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述P型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。8.一种氮化镓基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：提供一衬底；沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。9.根据权利要求8所述的制作方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，郭炳磊，葛永晖，吕蒙普，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