[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法。

背景技术

GaN（氮化镓）是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，使其被广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管。GaN基发光二极管的核心组件是芯片，芯片包括外延片和设于外延片上的电极。

GaN基发光二极管外延片一般包括衬底以及在衬底上依次向上生长的缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，其中多量子阱层为由InGaN量子阱层和GaN量子垒层交替生长形成的多层结构。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

InGaN量子阱层和GaN量子垒层由于材料不同会产生晶格失配，致使多量子阱层产生应力，该应力会引起压电极化效应，使多量子阱层中形成压电极化场，造成InGaN量子阱层和GaN量子垒层的能带产生弯曲，InGaN量子阱层能带的弯曲限制了其对载流子（包括空穴和电子）尤其是电子的束缚能力，当注入大电流时，InGaN量子阱层会形成严重的漏电流，因此GaN基发光二极管外延片的内量子效率较低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述外延片包括：衬底以及在所述衬底上依次生长的缓冲层、未掺杂的GaN层、n型层、多量子阱层和p型层，所述多量子阱层为多周期结构，每个周期包括InGaN量子阱层和在所述InGaN量子阱层上生长的量子垒层，所述量子垒层包括第一InGaN层以及在所述第一InGaN层上依次生长的AlGaN层和第二InGaN层。

优选地，每个周期的所述第一InGaN层、所述AlGaN层和所述第二InGaN层均包括多个子层，每个周期的所述第一InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递减，每个周期的所述AlGaN层中，各子层的Al组分含量从下至上先递增后递减，每个周期的所述第二InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递增。

同样优选地，每个周期的所述第一InGaN层、所述AlGaN层和所述第二InGaN层均包括多个子层，每个周期的所述第一InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递减，每个周期的所述AlGaN层中，各子层的Al组分含量从下至上先递增后不变再递减，每个周期的所述第二InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递增。

进一步地，每个周期的所述第一InGaN层和所述第二InGaN层中，各子层的In组分含量均为0～0.1，每个周期的所述AlGaN层中，各子层的Al组分含量均为0～0.18。

优选地，各周期的所述AlGaN层中，具有最大Al组分含量的子层的Al组分含量从下至上递减。

同样优选地，各周期的所述AlGaN层中，具有最大Al组分含量的子层的Al组分含量从下至上先递增后递减。

进一步地，每个周期的所述量子垒层中，所述第一InGaN层的厚度为1～4nm，所述第二InGaN层的厚度为1～4nm。

另一方面，本发明实施例还提供了一种GaN基发光二极管外延片的制作方法，所述方法包括：

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；

在所述n型层上生长多量子阱层，所述多量子阱层为多周期结构，每个周期包括InGaN量子阱层和在所述InGaN量子阱层上生长的量子垒层；

在所述多量子阱层上生长p型层，

其中，生长每个周期的量子垒层，包括：

生长第一InGaN层；

在所述第一InGaN层上依次生长AlGaN层和第二InGaN层。

优选地，每个周期的所述第一InGaN层、所述AlGaN层和所述第二InGaN层均包括多个子层，每个周期的所述第一InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递减，每个周期的所述AlGaN层中，各子层的Al组分含量从下至上先递增后递减，每个周期的所述第二InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递增。

同样优选地，每个周期的所述第一InGaN层、所述AlGaN层和所述第二InGaN层均包括多个子层，每个周期的所述第一InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递减，每个周期的所述AlGaN层中，各子层的Al组分含量从下至上先递增后不变再递减，每个周期的所述第二InGaN层中，各子层的In组分含量从下至上递增。