[发明专利]一种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。外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，外延片还包括层叠在缓冲层和N型氮化镓层之间的复合层，复合层包括多个氮化镓层和多个氧化锌层，多个氮化镓层和多个氧化锌层交替层叠设置。本发明通过在缓冲层和N型氮化镓层之间设置复合层，复合层包括交替层叠设置的多个氮化镓层和多个氧化锌层，可以有效控制蓝宝石或硅衬底和氮化镓之间晶格失配导致的位错和应力极化延伸，改善外延片的晶体质量，为多量子阱层提高较好的晶体基础，提高发光二极管的内量子效率，进而提高发光二极管的发光效率。

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)是利用半导体的PN结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。外延片是发光二极管制备过程中的初级成品。

现有的外延片包括衬底以及依次层叠在衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置，量子阱为铟镓氮层，量子垒为氮化镓层。当注入电流时，N型氮化镓层提供的电子和P型氮化镓层提供的空穴注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：

衬底的材料通常采用蓝宝石或者硅，由于蓝宝石(或者硅)与氮化镓之间存在较大的晶格失配(16.9％)，在蓝宝石衬底或者硅衬底上生长氮化镓层，氮化镓层的底部会存在较大的晶格失配，晶格失配产生的位错和应力在氮化镓后续生长过程中会随之延伸，造成外延片的晶体质量较差，影响发光二极管的发光效率。

发明内容

为了解决现有技术发光二极管的发光效率较低的问题，本发明实施例提供了一种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发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述外延片还包括层叠在所述缓冲层和所述N型氮化镓层之间的复合层，所述复合层包括多个氮化镓层和多个氧化锌层，所述多个氮化镓层和所述多个氧化锌层交替层叠设置。

可选的，各个所述氧化锌层的厚度为5nm～100nm。

可选地，各个所述氮化镓层的厚度为25nm～300nm。

可选地，所述复合层的厚度为0.2μm～2μm。

可选地，所述多个氧化锌层的数量与所述多个氮化镓层的数量相同，所述多个氮化镓层的数量为5个～50个。

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

在衬底上生长缓冲层；

在所述缓冲层交替生长多个氮化镓层和多个氧化锌层，形成复合层；

在所述复合层上依次生长N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层。

可选地，所述在所述缓冲层交替生长多个氮化镓层和多个氧化锌层，包括：

采用金属有机化合物化学气相沉淀技术生长所述氧化锌层。

优选地，所述氧化锌层的生长条件与所述氮化镓层的生长条件相同，所述生长条件包括生长温度和生长压力。

更优选地，所述复合层的生长温度为1000℃～1100℃。

更优选地，所述复合层的生长压力为100torr～500torr。