[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。制作方法包括：提供一衬底并将衬底放置在反应腔中；在衬底上间断性生长N型半导体层；其中，间断性生长包括依次出现的多个生长周期，每个生长周期包括生长阶段和在生长阶段之后出现的处理阶段；生长阶段时持续向反应腔内通入生长所述N型半导体层的全部反应物，生长N型半导体层；处理阶段时停止向反应腔内通入生长N型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向反应腔内通入氢气，去除N型半导体层的表面残留的反应物；在N型半导体层上依次生长有源层和P型半导体层。本发明使N型半导体层和有源层的交界面清晰，提升外延片整体的晶体质量。

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：

N型半导体层的材料采用N型掺杂(如硅)的氮化镓，P型半导体层的材料采用P型掺杂(如镁)的氮化镓；同时有源层包括交替层叠的多个量子阱和多个量子垒，量子阱的材料采用掺有铟元素的氮化镓，量子垒的材料采用未掺杂的氮化镓，即N型半导体层、有源层、P型半导体层为掺杂不同元素的氮化镓层。相邻两个氮化镓层由于掺杂元素的不同，相互之间存在交界面。交界面处存在掺杂元素的扩散，扩散方向通常与外延生长方向一样，即先生长的氮化镓层中的掺杂元素扩散到后生长的氮化镓层中。掺杂元素的扩散会造成交界面不清晰，容易产生缺陷，对外延片的生长质量造成不良影响。

以N型半导体层和有源层的交界面为例，有源层生长在N型半导体层上，因此N型半导体层中掺杂的硅元素会扩散到有源层中，造成N型半导体层和有源层的交界面不清晰，N型半导体层和有源层的交界面容易产生缺陷，影响N型半导体层提供的电子注入有源层中进行复合发光，最终降低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N型半导体层和有源层的交界面不清晰影响LED的发光效率的问题。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的制作方法，所述制作方法包括：

提供一衬底并将所述衬底放置在反应腔中；

在所述衬底上间断性生长N型半导体层；其中，所述间断性生长包括依次出现的多个生长周期，每个所述生长周期包括生长阶段和在所述生长阶段之后出现的处理阶段；所述生长阶段时持续向所述反应腔内通入生长所述N型半导体层的全部反应物，生长所述N型半导体层；所述处理阶段时停止向所述反应腔内通入生长所述N型半导体层的部分或者全部反应物，并持续向所述反应腔内通入氢气，去除所述N型半导体层的表面残留的反应物；

在所述N型半导体层上依次生长有源层和P型半导体层。

可选地，所述生长阶段时持续向所述反应腔内通入生长所述N型半导体层的全部反应物，生长所述N型半导体层，包括：

持续向所述反应腔内通入镓源、氨气和N型掺杂剂，形成N型掺杂的氮化镓层。