[发明专利]一种发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。外延片包括电子阻挡层，电子阻挡层为包括N个周期的超晶格结构，每个周期的超晶格结构均包括In_xGa_1‑xN层和Al_yGa_1‑yN层，In_xGa_1‑xN层在900～950℃下生长而成，可以提高多量子阱层的晶格质量以及电子和空穴在多量子阱层中复合发光的效率，同时In的存在降低了Mg的激活能，提高了P型层的空穴浓度。Al_yGa_1‑yN层在950～980℃下生长而成，提高了Al_yGa_1‑yN层的势垒高度，阻挡电子溢流至P型层，且Al的含量逐渐降低或逐渐升高，可在减小对于空穴的阻挡作用的同时阻挡电子溢流至P型层，提高二极管的发光效率。

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。以GaN基为基础的LED器件作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、手机背光源等。

GaN基LED外延片是GaN基LED器件的主要结构，GaN基LED外延片的结构包括：衬底、以及层叠设置在衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、高温P型层和P型接触层。造成GaN基LED器件发光效率较低的主要原因是GaN基LED外延片内量子效率较低，而引起内量子效率低的主要原因包括：空穴的注入效率低以及多量子阱层溢出的电子进入到P型层与空穴发生非辐射复合。为了解决上述多量子阱层溢出的电子进入到P型层与空穴发生非辐射复合造成的LED器件发光效率低的问题，GaN基LED外延片还可以包括设置在多量子阱层和P型层之间的电子阻挡层，通过电子阻挡层阻挡多量子阱层溢出的电子进入到P型层。

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：

传统的GaN基LED外延片中的电子阻挡层为高温生长的AlGaN层，电子阻挡层中Al的含量较高会导致生长出的外延片晶体质量差，同时Al的含量较高则电子阻挡层的势垒高度高，会阻挡空穴的注入，对提升内量子效率的作用较小；并且由于电子阻挡层是在980℃的高温下生长而成，高温会破坏多量子阱层的晶体质量，从而影响LED外延片的性能。

发明内容

为了解决现有技术中电子阻挡层中Al的含量较高造成LED的内量子效率低下，且电子阻挡层在高温下生长会破坏多量子阱层的问题，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，本发明提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠设置在所述衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，

所述电子阻挡层为包括N个周期的超晶格结构，每个周期的超晶格结构包括靠近所述多量子阱层的In_xGa_1-xN层和远离所述多量子阱层的Al_yGa_1-yN层，0.1≤x≤0.2，0≤y≤0.2，所述In_xGa_1-xN层中In的含量小于所述多量子阱层中In的含量，所述Al_yGa_1-yN层中Al的含量逐渐降低或逐渐升高，所述In_xGa_1-xN层在900～950℃下生长而成，所述Al_yGa_1-yN层在950～980℃下生长而成，5≤N≤12；