[发明专利]一种发光二极管外延片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。LED具有长寿、节能、环保、可靠性高等优点，近年来在大屏幕彩色显示、交通信号灯和照明等领域发挥了越来越重要的作用。

LED外延片是LED内部的晶片生产的原材料。现有的LED外延片通常包括衬底、以及依次生长在衬底上的未掺杂GaN层、N型GaN层、有源层、P型GaN层。其中，有源层包括若干交替生长的InGaN层和GaN层。

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：

对于LED来说，N型GaN层提供载流子中的电子，P型GaN层提供载流子中的空穴，而这两种载流子传输至有源层中时在量子阱(即InGaN层)中发生辐射复合发光。由于P型GaN层中的空穴浓度较低，而N型GaN层中的电子浓度较高，空穴一从P型GaN层注入有源层中，就与有源层中靠近P型GaN层的量子阱层中的电子发生辐射复合发光，导致空穴的传输距离有限，所以通常临近P型GaN层的3个量子阱为主要发光区域，而能生长较好质量的量子阱的总个数通常为6～15不等，所以发光二极管的发光效率还有待提高。

发明内容

为了解决现有技术发光效率不够高的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的未掺杂GaN层、N型层、有源层、P型层，所述有源层包括交替生长的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层为InGaN层，所述量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层，所述第二量子垒层为所述有源层中最靠近所述P型层的一个量子垒层，所述第一量子垒层为除所述第二量子垒层以外的量子垒层，所述第一量子垒层为GaN层，所述第二量子垒层包括交替生长的第一子层和第二子层，所述第一子层为GaN层，所述第二子层为AlGaN层，所述第二子层中Al、Ga、N的组分含量比为x：(1-x)：1；

所述第二量子垒层中不掺杂Mg，所述第一子层的层数为6，所述第二子层的层数为6，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为13埃、15埃，x为0.4；

或者，所述第二量子垒层中不掺杂Mg，所述第一子层的层数为6，所述第二子层的层数为6，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为22埃、25埃，x为0.25；

或者，所述第二量子垒层中掺有Mg，所述第一子层的层数为4，所述第二子层的层数为4，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为10埃、12埃，x为0.3；

或者，所述第二量子垒层中掺有Mg，所述第一子层的层数为4，所述第二子层的层数为4，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为6埃、8埃，x为0.45。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包括：

将蓝宝石衬底放置在石墨盘上并送入金属有机化合物化学气相沉淀反应腔中加热；

在所述蓝宝石衬底上依次生长未掺杂GaN层、N型层；

在所述N型层上生长有源层，所述有源层包括交替生长的量子阱层和量子垒层，所述量子阱层为InGaN层，所述量子垒层包括第一量子垒层和第二量子垒层，所述第二量子垒层为所述有源层中最靠近P型层的一个量子垒层，所述第一量子垒层为除所述第二量子垒层以外的量子垒层，所述第一量子垒层为GaN层，所述第二量子垒层包括交替生长的第一子层和第二子层，所述第一子层为GaN层，所述第二子层为AlGaN层；

在所述有源层上生长所述P型层；

其中，所述第二子层中Al、Ga、N的组分含量比为x：(1-x)：1；

所述第二量子垒层中不掺杂Mg，所述第一子层的层数为6，所述第二子层的层数为6，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为13埃、15埃，x为0.4；

或者，所述第二量子垒层中不掺杂Mg，所述第一子层的层数为6，所述第二子层的层数为6，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为22埃、25埃，x为0.25；

或者，所述第二量子垒层中掺有Mg，所述第一子层的层数为4，所述第二子层的层数为4，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为10埃、12埃，x为0.3；

或者，所述第二量子垒层中掺有Mg，所述第一子层的层数为4，所述第二子层的层数为4，所述第一子层和所述第二子层的厚度依次为6埃、8埃，x为0.45。