一种LED外延片及其制造方法技术

本申请提供一种LED外延片及其制造方法，LED外延片的N型GaN层包括N_SL层和N_Bulk层。N_SL层包括第一N_SL层和第二N_SL层，第一N_SL层和第二N_SL层从下至上依次循环设置，N_Bulk层包括第一N_Bulk层和第二N_Bulk层。N_SL层和N_Bulk层等效形成多个电容结构，不同浓度的硅掺杂度增强电流扩散，提升LED外延片的抗静电能力。N_SL层和N_Bulk层结构设置降低生长量子阱发光层位错密度，提升量子阱发光层晶格质量。本申请提供的LED外延片在制造过程中，MOCVD设备的SiH4阀组不需要较高的开关频率，提高SiH4阀组的使用寿命，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

An LED epitaxial sheet and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延片及其制造方法


[0001]本申请涉及LED
，尤其涉及一种LED外延片及其制造方法。

技术介绍

[0002]LED(Light
‑
Emitting Diode，发光二极管)是一种将电能转换为光能的半导体发光器件。LED外延片是指在一块加热至适当温度的衬底基片上，所生长出来的特定单晶薄膜。参见图1，LED外延片通常包括从下至上依次设置的衬底、缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、量子阱发光层和P型GaN层。LED外延片的生长主要采用MOCVD(Metal
‑
organic Chemical Vapor Depos ition，金属有机化合物化学气象沉淀)设备实现。
[0003]MOCVD设备生长的LED外延片的N型GaN层结构，包括N_Bulk结构和N_SL结构两种类型。其中N_Bulk结构可以提供较高的电子浓度，但是与下层的U型GaN层以及上层的量子阱发光层晶格失配较大，影响量子阱发光层晶体质量。相对于N_Bulk结构，N_SL结构可以有效降低N型GaN层与下层U型GaN层的晶格失配，但是N_SL结构会因N电极蚀刻差异导致发光电压波动较大。并且在生长过程中，MOCVD设备的SiH4阀组需要较高的开关频率，降低SiH4阀组的使用寿命，增加生产成本。
[0004]另外，LED在生产制造及安装使用等过程中，难免会受到静电影响而产生感应电荷，若感应电荷得不到及时释放，会在PN结两端形成较高的电压。传统的LED外延片抗静电能力较差，当电压超过LED外延片的最大承受值后，静电电荷将以极短的瞬间在PN结两端进行放电，导致PN结被击穿，使LED失效。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种LED外延片及其制造方法，以解决传统LED外延片晶格失配大、生产成本高、抗静电能力差的问题。
[0006]一方面，本申请提供一种LED外延片，包括依次叠层设置的衬底、缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、量子阱发光层、P型电子阻挡层和P型GaN层。所述N型GaN层包括：N_SL层和设置于所述N_SL层上的N_Bulk层，所述N_SL层的厚度小于所述N_Bulk层的厚度。
[0007]所述N_SL层包括若干个第一N_SL层和若干个第二N_SL层。所述N_Bulk层包括第一N_Bulk层和设置在所述第一N_Bulk层上的第二N_Bulk层。
[0008]所述第一N_SL层的硅掺杂浓度小于所述第二N_SL层的硅掺杂浓度。所述第一N_Bulk层的硅掺杂浓度大于所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度。所述第一N_SL层的硅掺杂浓度小于所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度。
[0009]所述N_SL层和所述N_Bulk层等效形成多个电容结构，不同浓度的硅掺杂度增强电流扩散，提升LED外延片的抗静电能力。所述N_SL层和所述N_Bulk层结构设置降低生长所述量子阱发光层位错密度，提升所述量子阱发光层晶格质量。
[0010]可选的，所述第一N_SL层和所述第二N_SL层从下至上依次循环设置，循环次数在10～20之间。
[0011]可选的，所述第一N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
18
～5
×
10
18
/cm
‑3之间；所述第二N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第一N_Bulk层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度为5
×
10
18
～1
×
10
19
/cm
‑3之间。
[0012]可选的，所述第一N_SL层的厚度为15～20nm之间；所述第二N_SL层的厚度为30～35nm之间；所述N_SL层的厚度为450～550nm之间。
[0013]可选的，所述第一N_Bulk层的厚度为500～600nm之间；所述第二N_Bulk层的厚度为500～600nm之间；所述N_Bulk层的厚度为1000～1200nm之间。
[0014]可选的，所述量子阱发光层包括周期设置的GaN层和In
x
Ga1‑
x
N层，x设置为0.2～0.3之间，周期数在7～12之间；所述GaN层的厚度为8～12nm之间；所述In
x
Ga1‑
x
N层厚度为2～5nm之间。
[0015]另一方面，本申请还提供一种LED外延片制造方法，用于制造上述LED外延片，包括：
[0016]制备衬底，在衬底上生长缓冲层；所述缓冲层的生长温度为800～1100℃之间；
[0017]在所述缓冲层上生长U型GaN层；所述U型GaN层的生长温度为1000～1400℃之间；
[0018]在所述U型GaN层上依次循环生长第一N_SL层和第二N_SL层，得到N_SL层；循环次数为10～20之间；所述第一N_SL层的生长温度为1000～1200℃之间；所述第一N_SL层的生长厚度为15～20nm之间；所述第二N_SL层的生长温度为1000～1200℃之间；所述第二N_SL层的生长厚度为30～35nm之间；
[0019]在所述N_SL层上生长第一N_Bulk层；所述第一N_Bulk层的生长温度为1000～1200℃之间；所述第一N_Bulk层的生长厚度为500～600nm之间；
[0020]在所述第一N_Bulk层上生长第二N_Bulk层；所述第二N_Bulk层的生长温度为900～1100℃之间；所述第二N_Bulk层的生长厚度为500～600nm之间；
[0021]在所述第二N_Bulk层上生长量子阱发光层；所述量子阱发光层的生长温度为700～800℃之间；
[0022]在所述量子阱发光层上生长P型电子阻挡层；所述P型电子阻挡层的生长温度为800～1000℃之间；
[0023]在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层；所述P型GaN层的生长温度为900～1100℃之间。
[0024]可选的，所述第一N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
18
～5
×
10
18
/cm
‑3之间；所述第二N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第一N_Bulk层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度为5
×
10
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片，包括依次叠层设置的衬底、缓冲层、U型GaN层、N型GaN层、量子阱发光层、P型电子阻挡层和P型GaN层，其特征在于，所述N型GaN层包括：N_SL层和设置于所述N_SL层上的N_Bulk层；所述N_SL层的厚度小于所述N_Bulk层的厚度；所述N_SL层包括若干个第一N_SL层和若干个第二N_SL层；所述N_Bulk层包括第一N_Bulk层和设置在所述第一N_Bulk层上的第二N_Bulk层；所述第一N_SL层的硅掺杂浓度小于所述第二N_SL层的硅掺杂浓度；所述第一N_Bulk层的硅掺杂浓度大于所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度；所述第一N_SL层的硅掺杂浓度小于所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一N_SL层和所述第二N_SL层从下至上依次循环设置，循环次数在10～20之间。3.根据权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述第一N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
18
～5
×
10
18
/cm
‑3之间；所述第二N_SL层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第一N_Bulk层的硅掺杂浓度为1
×
10
19
～3
×
10
19
/cm
‑3之间；所述第二N_Bulk层的硅掺杂浓度为5
×
10
18
～1
×
10
19
/cm
‑3之间。4.根据权利要求3所述的LED外延片，其特征在于，所述第一N_SL层的厚度为15～20nm之间；所述第二N_SL层的厚度为30～35nm之间；所述N_SL层的厚度为450～550nm之间。5.根据权利要求3所述的LED外延片，其特征在于，所述第一N_Bulk层的厚度为500～600nm之间；所述第二N_Bulk层的厚度为500～600nm之间；所述N_Bulk层的厚度为1000～1200nm之间。6.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述量子阱发光层包括周期设置的GaN层和In
x
Ga1‑
x
N层，x设置为0.2～0.3之间，周期数在7～12之间；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文君，江汉，黎国昌，徐洋洋，程虎，苑树伟，
申请(专利权)人：聚灿光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：