发光二极管外延片及其生长方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其生长方法，属于半导体技术领域。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、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层、第四子层、第五子层和第六子层，所述第一子层的材料、所述第三子层的材料和所述第五子层的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，所述第二子层的材料采用氮化铝，所述第四子层的材料采用氮化镁，所述第六子层的材料采用氮化铟。本发明专利技术可提高LED的发光效率。

Light Emitting Diode Epitaxy Sheet and Its Growth Method

The invention discloses a light emitting diode epitaxy sheet and a growth method thereof, which belongs to the technical field of semiconductors. The light emitting diode epitaxy sheet comprises a substrate, a buffer layer, a N-type semiconductor layer, an active layer, an electronic barrier layer and a P-type semiconductor layer. The buffer layer, the N-type semiconductor layer, the active layer, the electronic barrier layer and the P-type semiconductor layer are successively overlapped on the substrate, and the electronic barrier layer comprises the first layer, the second layer and the third layer which are successively overlapped. The materials of the first sub-layer, the third sub-layer and the sixth sub-layer are all GaN doped with magnesium, indium and aluminium, the materials of the second sub-layer are AlN, the materials of the fourth sub-layer are MgN, and the materials of the sixth sub-layer are Indium Nitride. The invention can improve the luminous efficiency of the LED.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延片及其生长方法
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生长方法。
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。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速广泛地应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域。LED的核心组件是芯片，提高芯片的发光效率是LED应用过程中不断追求的目标。芯片包括外延片和设置在外延片上的电极。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。衬底用于提供外延生长的表面，缓冲层用于提供外延生长的成核中心，N型半导体层用于提供复合发光的电子，P型半导体层用于提供复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的复合发光。P型半导体层中提供空穴的镁掺杂的激活效率很低，导致注入有源层的空穴数量远小于注入有源层的电子数量。加上电子的移动速率远大于空穴，因此电子注入有源层之后很容易进一步跃迁到P型半导体层中，与空穴进行非辐射复合，导致P型半导体层注入有源层的空穴数量进一步减少。为了阻挡电子跃迁到P型半导体层中，通常是在有源层和P型半导体层之间设置电子阻挡层。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：电子阻挡层采用P型掺杂的氮化铝镓，可以有效阻挡电子跃迁到P型半导体层中。但是电子阻挡层同时也会对空穴注入有源层形成阻挡，还是会减少注入有源层的空穴数量。
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生长方法，能够解决现有技术注入有源层的空穴数量减少的问题。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，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、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层、第四子层、第五子层和第六子层，所述第一子层的材料、所述第三子层的材料和所述第五子层的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，所述第二子层的材料采用氮化铝，所述第四子层的材料采用氮化镁，所述第六子层的材料采用氮化铟。可选地，所述第四子层的厚度大于所述第二子层的厚度，所述第六子层的厚度小于所述第二子层的厚度。可选地，所述第一子层的厚度、所述第三子层的厚度、所述第五子层的厚度相等。可选地，所述第一子层中铝的掺杂浓度、所述第三子层中铝的掺杂浓度、所述第五子层中铝的掺杂浓度相等。进一步地，所述第二子层中铝的掺杂浓度为所述第一子层中铝的掺杂浓度的1/3～4/5。可选地，所述第一子层中镁的掺杂浓度、所述第三子层中镁的掺杂浓度、所述第五子层中镁的掺杂浓度相等。进一步地，所述第四子层中镁的掺杂浓度为所述第三子层中镁的掺杂浓度的1/3～2/3。可选地，所述第一子层中铟的掺杂浓度、所述第三子层中铟的掺杂浓度、所述第五子层中铟的掺杂浓度相等。进一步地，所述第六子层中铟的掺杂浓度为所述第五子层中铟的掺杂浓度的3/5～5/6。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生长方法，所述生长方法包括：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、电子阻挡层和P型半导体层；其中，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层、第四子层、第五子层和第六子层，所述第一子层的材料、所述第三子层的材料和所述第五子层的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，所述第二子层的材料采用氮化铝，所述第四子层的材料采用氮化镁，所述第六子层的材料采用氮化铟。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓层作为电子阻挡层的基本结构，氮化铝的势垒较高，因此可以起到阻挡电子跃迁到P型半导体层中的作用；铟和镁配合，铟原子激活镁原子代替镓原子与氮原子形成共价键产生空穴，有利于空穴注入有源层中。同时电子阻挡层靠近有源层的区域插入有氮化铝层，可以对电子起到二次阻挡的作用，有效避免电子跃迁到P型半导体层中。电子阻挡层中间的区域插入有氮化镁层，在电子阻挡层内产生较多的空穴，形成空穴的移动通道，有利于空穴注入有源层中。电子阻挡层靠近P型半导体层的区域插入有氮化铟层，氮化铟层的势垒较低，P型半导体层提供的空穴可以蓄积在氮化铟层中，加上中间插入的氮化镁层形成的移动通道，即使靠近有源层的区域插入有氮化铝层，空穴也可以比较容易注入有源层中，增加注入有源层的空穴数量。综上所述，本专利技术实施例的电子阻挡层既可以保证对电子的有效阻挡，又可以提高空穴浓度和空穴的移动效率，进而提高有源层中电子和空穴的复合效率，最终提高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电子阻挡层的结构示意图；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生长方法的流程图。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一种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1、缓冲层2、N型半导体层3、有源层4、电子阻挡层5和P型半导体层6，缓冲层2、N型半导体层3、有源层4、电子阻挡层5和P型半导体层6依次层叠在衬底1上。图2为本专利技术实施例提供的电子阻挡层的结构示意图。参见图2，电子阻挡层5包括依次层叠的第一子层51、第二子层52、第三子层53、第四子层54、第五子层55和第六子层56，第一子层51的材料、第三子层53的材料和第五子层55的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，第二子层52的材料采用氮化铝，第四子层54的材料采用氮化镁，第六子层56的材料采用氮化铟。本专利技术实施例通过采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓层作为电子阻挡层的基本结构，氮化铝的势垒较高，因此可以起到阻挡电子跃迁到P型半导体层中的作用；铟和镁配合，铟原子激活镁原子代替镓原子与氮原子形成共价键产生空穴，有利于空穴注入有源层中。同时电子阻挡层靠近有源层的区域插入有氮化铝层，可以对电子起到二次阻挡的作用，有效避免电子跃迁到P型半导体层中。电子阻挡层中间的区域插入有氮化镁层，在电子阻挡层内产生较多的空穴，形成空穴的移动通道，有利于空穴注入有源层中。电子阻挡层靠近P型半导体层的区域插入有氮化铟层，氮化铟层的势垒较低，P型半导体层提供的空穴可以蓄积在氮化铟层中，加上中间插入的氮化镁层形成的移动通道，即使靠近有源层的区域插入有氮化铝层，空穴也可以比较容易注入有源层中，增加注入有源层的空穴数量。综上所述，本专利技术实施例的电子阻挡层既可以保证对电子的有效阻挡，又可以提高空穴浓度和空穴的移动效率，进而提高有源层中电子和空穴的复合效率，最终提高LED的发光效率。可选地，第四子层54的厚度可以大于第二子层52的厚本文档来自技高网...

【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、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层、第四子层、第五子层和第六子层，所述第一子层的材料、所述第三子层的材料和所述第五子层的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，所述第二子层的材料采用氮化铝，所述第四子层的材料采用氮化镁，所述第六子层的材料采用氮化铟。

【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、电子阻挡层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层、所述电子阻挡层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，其特征在于，所述电子阻挡层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层、第四子层、第五子层和第六子层，所述第一子层的材料、所述第三子层的材料和所述第五子层的材料均采用掺杂镁、铟和铝的氮化镓，所述第二子层的材料采用氮化铝，所述第四子层的材料采用氮化镁，所述第六子层的材料采用氮化铟。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第四子层的厚度大于所述第二子层的厚度，所述第六子层的厚度小于所述第二子层的厚度。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，所述第一子层的厚度、所述第三子层的厚度、所述第五子层的厚度相等。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，所述第一子层中铝的掺杂浓度、所述第三子层中铝的掺杂浓度、所述第五子层中铝的掺杂浓度相等。5.根据权利要求4所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二子层中铝的掺杂浓度为所述第一子层中铝的掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚振，从颖，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