[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层包括M个未掺杂的氮化钪铝层和(M+1)个P型掺杂的氮化镓层，M个所述氮化钪铝层和(M+1)个所述氮化镓层交替层叠设置，M为正整数。本发明通过在P型掺杂的氮化镓层中插入至少一个未掺杂的氮化钪铝层，氮化钪铝层和氮化镓层的交界面存在较强的二维空穴气，可以有效提升P型半导体层中空穴的横向扩展能力，降低LED的串联电阻，进而降低LED的正向电压，有利于LED在民用照明上的应用。

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外延片及其制作方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。LED具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点，因而受到广泛的关注，近年来在背光源和显示屏领域大放异彩，并且开始向民用照明市场进军。对于民用照明来说，省电和耐用是两项重要的评判标准，因此降低LED的串联电阻和提高LED的抗静电能力显得尤为关键。

氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。现有的氮化镓基LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面；衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等结构的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，两者之间存在较大的晶格失配，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。

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：

芯片工艺中会将电极设置在P型半导体层的部分区域上，通过电极注入P型半导体层的电流需要在P型半导体层内进行横向扩展。由于P型半导体层提供的空穴体积较大，空穴的移动比较困难，因此电流在P型半导体层内的横向扩展较差，LED的串联电阻较大，导致LED的正向电压较高，影响LED在民用照明上的应用。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，能够解决现有技术电流在P型半导体层内的横向扩展较差，影响LED在民用照明上的应用的问题。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外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上，所述P型半导体层包括M个未掺杂的氮化钪铝层和(M+1)个P型掺杂的氮化镓层，M个所述氮化钪铝层和(M+1)个所述氮化镓层交替层叠设置，M为正整数。

可选地，所述氮化钪铝层为Sc_aAl_1-aN层，0.2＜a＜0.7。

可选地，所述氮化钪铝层的厚度为1nm～5nm。

优选地，所述氮化镓层的厚度为所述氮化钪铝层的厚度为5倍～20倍。

可选地，2≤M≤10。

优选地，所述P型半导体层的厚度为100nm～300nm。

可选地，所述氮化镓层中P型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁸/cm³～10²⁰/cm³。

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