[发明专利]一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括蓝宝石衬底、氮化镓缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层，N型氮化镓层包括N型氮化镓层本体和多个凸起，N型氮化镓层本体为柱体结构，N型氮化镓层本体的底面设置在未掺杂氮化镓层上，多个凸起以阵列方式布置在N型氮化镓层本体的顶面上；多量子阱层包括多量子阱层本体和填充部分，填充部分设置在多个凸起之间露出的N型氮化镓层本体上并将多个凸起之间的空间填满，填充部分和多个凸起组成柱体结构，多量子阱层本体为柱体结构，多量子阱层本体设置在填充部分和多个凸起组成的柱体结构上。本发明发光效率高。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能够将电能有效转化为光能的半导体器件，目前LED包括氮化镓基LED和铝镓铟磷基LED，其中氮化镓基LED受到越来越多的关注和研究。

氮化镓基LED的外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的氮化镓缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层(英文：Multiple Quantum Well，简称：MQW)、P型铝镓氮层和P型氮化镓层。当有电流通过氮化镓基LED时，N型氮化镓层的电子和P型氮化镓层的空穴进入多量子阱层复合发光。

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：

多量子阱层发出的光会由各个方向射出LED，但蓝宝石衬底在LED中是固定在底座上的，多量子阱层向蓝宝石衬底方向射出的光基本上都被底座吸收而白白浪费掉，造成LED的发光效率较低。

发明内容

为了解决现有技术中基座吸收向蓝宝石衬底射出光，造成发光二极管的发光效率低的问题，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片，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氮化镓缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、P型铝镓氮层和P型氮化镓层，所述N型氮化镓层包括N型氮化镓层本体和多个凸起，所述N型氮化镓层本体为柱体结构，所述N型氮化镓层本体的底面设置在所述未掺杂氮化镓层上，所述多个凸起以阵列方式布置在所述N型氮化镓层本体的顶面上；所述多量子阱层包括多量子阱层本体和填充部分，所述填充部分设置在所述多个凸起之间露出的所述N型氮化镓层本体上并将所述多个凸起之间的空间填满，所述填充部分和所述多个凸起组成柱体结构，所述多量子阱层本体为柱体结构，所述多量子阱层本体设置在所述填充部分和所述多个凸起组成的柱体结构上。

可选地，所述凸起为柱体或椎体。

可选地，所述凸起的高度为50～300nm。

可选地，所述凸起与所述N型氮化镓层本体接触的部分上的两点之间的最远距离为100～350nm。

可选地，两个所述凸起之间的最近距离为2～4μm。

另一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：

在蓝宝石衬底上生长氮化镓缓冲层；

在所述氮化镓缓冲层上生长未掺杂氮化镓层；

在所述未掺杂氮化镓层上生长一层N型掺杂的氮化镓；

对所述N型掺杂的氮化镓进行图形化，得到N型氮化镓层，所述N型氮化镓层包括N型氮化镓层本体和多个凸起，所述N型氮化镓层本体为柱体结构，所述N型氮化镓层本体的底面设置在所述未掺杂氮化镓层上，所述多个凸起以阵列方式布置在所述N型氮化镓层本体的顶面上；