[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、电子提供层、有源层和空穴提供层，电子提供层、有源层和空穴提供层依次层叠在衬底上，电子提供层包括N型氮化镓层以及插入在N型氮化镓层中的至少一个P型氮化镓层，N型氮化镓层的厚度大于电子提供层的厚度的1/2。本发明通过在N型氮化镓层中插入至少一个P型氮化镓层形成电子提供层，P型氮化镓层和N型氮化镓层形成PN结，P型氮化镓层和N型氮化镓层变成空间电荷区，空间电荷区内存在可以横向移动的自由电荷，可以提升电子的横向扩展能力，增加电子提供层中电流的扩展与传输，降低电子提供层的体电阻，进而降低芯片的正向电压。

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因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注，近年来在背景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。由于民用照明侧重于产品的省电节能和使用寿命，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。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，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。

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：

外延片进行芯片工艺形成的正装芯片或者倒装芯片中，N型半导体层中的电子是沿与外延片的层叠方向垂直的方向进行迁移。为了避免正装芯片或者倒装芯片的正向电压过高，N型半导体层通常会比较厚。但是这样在N型半导体层中重掺硅等N型掺杂剂时容易引入较多的缺陷和杂质，而引入的缺陷和杂质会影响到N型半导体层中电子的扩展，导致电子在N型半导体层中的分布不均匀，降低LED的发光效率。

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，能够解决现有技术在不影响芯片正向电压的情况下提高N型半导体层中电子的扩展能力的问题。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、电子提供层、有源层和空穴提供层，所述电子提供层、所述有源层和所述空穴提供层依次层叠在所述衬底上，所述电子提供层包括N型氮化镓层以及插入在所述N型氮化镓层中的至少一个P型氮化镓层，所述N型氮化镓层的厚度大于所述电子提供层的厚度的1/2。

可选地，每个所述P型氮化镓层的厚度为5nm～30nm。

优选地，所述P型氮化镓层的数量为1个～20个。

更优选地，所述电子提供层的厚度为2μm～8μm。

可选地，每个所述P型氮化镓层中P型掺杂剂的掺杂浓度与所述N型氮化镓层中N型掺杂剂的掺杂浓度相同。

优选地，每个所述P型氮化镓层中P型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3，所述N型氮化镓层中N型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3。

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：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长电子提供层、有源层和空穴提供层；