[发明专利]一种发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，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，所述发光二极管外延片还包括缺陷改善层，所述缺陷改善层设置在所述N型半导体层和所述有源层之间；所述缺陷改善层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用未掺杂的氮化铝，所述第二子层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓。本发明通过先设置未掺杂的氮化铝层，再在氮化铝层上设置N型掺杂的氮化铝镓层，可以大大提升氮化铝镓层的晶体质量，进而提高有源层的长晶质量。

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备方法。

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。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。

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。

衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，晶格常数差异较大，两者之间存在较大的晶格失配。晶格失配产生的应力和缺陷会较多引入氮化镓中，并在外延生长过程中不断积累，降低外延垒晶的长晶质量，影响载流子在有源层的复合发光。

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：

为了避免应力和缺陷延伸到有源层，通常在N型半导体层和有源层之间设置N型掺杂的氮化铝镓层，以利用氮化铝较高的势垒来阻断位错和缺陷，改善外延晶体质量，同时提高载流子的平面扩展能力。但是蓝宝石和氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷容易导致氮化铝镓的晶体质量较差，使得N型掺杂的氮化铝镓层的线缺陷密度高达10⁸cm^-3。较高的线缺陷密度还是会导致有源层的长晶质量变差，降低底层的抗静电能力，容易产生漏电。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制备方法，能够解决现有技术N型掺杂的氮化铝镓层导致有源层的长晶质量变差的问题。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，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，所述发光二极管外延片还包括缺陷改善层，所述缺陷改善层设置在所述N型半导体层和所述有源层之间；所述缺陷改善层包括依次层叠的第一子层和第二子层，所述第一子层的材料采用未掺杂的氮化铝，所述第二子层的材料采用N型掺杂的氮化铝镓。

可选地，所述第一子层的厚度为5nm～50nm。

可选地，所述第一子层的厚度为所述第二子层的厚度的1/4～1/2。

优选地，所述第二子层的厚度为15nm～140nm。

可选地，所述缺陷改善层的厚度为20nm～150nm。

可选地，所述第二子层中铝组分的摩尔含量小于或等于0.3。

可选地，所述第二子层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于所述N型半导体层中N型掺杂剂的掺杂浓度。

优选地，所述第二子层中N型掺杂剂的掺杂浓度为10¹⁸/cm³～5*10¹⁸/cm³。