[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底和顺次层叠在衬底之上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，衬底为蓝宝石衬底，缓冲层包括层叠在衬底上的第一AlN层及至少一个层叠在第一AlN层上的复合层；复合层包括金属层及层叠在金属层上的第二AlN层；未掺杂的GaN层层叠在第三AlN层上；第三AlN层为最靠近未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层；金属层由Ag、Au、Al或Cu制成。制备方法包括：提供衬底；在衬底上沉积缓冲层；顺次在第三AlN层上沉积未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。本发明能够提高外延层的晶体质量，并提高芯片的光提取效率，进而提高LED芯片的光电效率。

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备方法。

背景技术

GaN(氮化镓)材料具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等特性，广泛应用于各种波段发光二极管。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。外延片包括衬底和顺次层叠在衬底之上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

芯片的光电效率取决于电流注入效率、内量子效率和光提取效率的乘积。目前，较好的芯片的电流注入效率一般可达90％甚至更高，内量子效率也能达到70％左右，相对而言，光提取率比较低。这是因为GaN材料具有较高的折射率，大部分光子由于全反射的原因被束缚在芯片内部直至被材料吸收，无法被有效利用，导致芯片的光提取率较低，从而影响芯片的光电效率的进一步提升。

发明内容

为了解决芯片的光提取率较低影响芯片的光电效率的进一步提升的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，包括衬底和顺次层叠在所述衬底之上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，所述衬底为蓝宝石衬底，

所述缓冲层包括层叠在所述衬底上的第一AlN层、及至少一个层叠在所述第一AlN层上的复合层；所述复合层包括金属层及层叠在所述金属层上的第二AlN层；所述未掺杂的GaN层层叠在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上；所述金属层由Ag、Au、Al或Cu制成。

优选地，当所述缓冲层包括1个所述复合层时，所述金属层由Ag制成。

优选地，所述第一AlN层的厚度为1～10nm，所述第二AlN层的厚度为1～10nm，所述金属层的厚度为200～400nm。

优选地，所述N型层为N型掺杂GaN层，所述多量子阱层为InGaN/GaN多量子阱层，所述P型层包括P型Al_yGa_1-yN层和层叠在所述P型Al_yGa_1-yN层上的P型掺杂GaN层，0.1<y<0.5。

另一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底为蓝宝石衬底；

在所述衬底上沉积缓冲层；所述缓冲层包括层叠在所述衬底上的第一AlN层、及至少一个层叠在所述第一AlN层上的复合层；所述复合层包括金属层及层叠在所述金属层上的第二AlN层；所述金属层由Ag、Au、Al或Cu制成；

顺次在最靠近所述未掺杂的GaN层的复合层中的第二AlN层上沉积未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

优选地，当所述缓冲层包括1个所述复合层时，所述金属层由Ag制成，在所述衬底上沉积缓冲层，包括：

采用磁控溅射法在所述衬底上溅射沉积所述第一AlN层；所述第一AlN层的厚度为1～10nm；