[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法

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造方法，属于半导体技术领域。氮化镓基发光二极管外延片的多量子阱层包括多个交替生长的量子阱层和量子垒层，每个量子阱层均包括多层In_xGa_1‑xN量子阱子层，多层量子阱子层中的In含量沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小，每个量子垒层均包括多层掺Si的ByGa1‑yN量子垒子层，多层量子垒子层中的B含量沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小，0≤x≤1，0≤y≤1。本发明提供的氮化镓基发光二极管外延片可以提高电子在量子阱内的分布均匀性，从而提高电子和空穴在多量子阱内的辐射复合率，进而提高LED的发光效率。

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造方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。

外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，其中，多量子阱层包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。

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：

由于电子的迁移率比空穴快很多，现有的多量子阱层中电子的分布很不均匀，会导致电子和空穴在多量子阱内的辐射复合率下降，从而导致LED的发光效率降低。

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造方法，可以提高电子在量子阱内的分布均匀性，从而提高电子和空穴在多量子阱内的辐射复合率。所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次生长在所述衬底上的低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，所述多量子阱层包括多个周期交替生长的量子阱层和量子垒层，

每个所述量子阱层均包括多层In_xGa_1-xN量子阱子层，多层量子阱子层中的In含量沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小，每个所述量子垒层均包括多层掺Si的B_yGa_1-yN量子垒子层，多层量子垒子层中的B含量沿所述外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小，0≤x≤1，0≤y≤1。

进一步地，所述多量子阱层包括n个量子阱层和n+1个量子垒层，5≤n≤8。进一步地，每个所述量子阱层均包括a层In_xGa_1-xN量子阱子层，6≤a≤10。

进一步地，每个所述量子垒层均包括b层掺Si的B_yGa_1-yN量子垒子层，6≤b≤10。

进一步地，多个所述量子阱层的厚度均相等。

进一步地，多个所述量子垒层的厚度沿所述外延片的层叠方向逐层减小。

进一步地，多个所述量子垒层中的Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。

另一方面，本发明提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层；