[发明专利]发光二极管外延片及其生长方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其生长方法，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、应力释放层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、应力释放层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上；应力释放层包括依次层叠的多个复合结构，每个复合结构包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层；第一子层的材料采用掺杂硅和铟的氮化镓，第二子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，第三子层的材料采用掺杂铟的氮化镓；同一个复合结构中，第二子层中硅的掺杂浓度小于第一子层中硅的掺杂浓度，第三子层中铟的掺杂浓度大于第一子层中铟的掺杂浓度。本发明可提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其生长方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速广泛地应用在交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等领域。LED的核心组件是芯片，提高芯片的发光效率是LED应用过程中不断追求的目标。

芯片包括外延片和设置在外延片上的电极。现有的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。衬底用于提供外延生长的表面，缓冲层用于提供外延生长的成核中心，N型半导体层用于提供复合发光的电子，P型半导体层用于提供复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的复合发光。

通常衬底的材料采用蓝宝石，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层的材料采用氮化镓基材料，氮化镓基材料和蓝宝石之间存在较大的晶格失配，晶格失配产生的应力会沿外延生长的方向延伸到有源层中，影响电子和空穴的复合发光。为了释放晶格失配产生的应力，一般会在N型半导体层和有源层之间设置应力释放层。应力释放层采用多个未掺杂的氮化铟镓(InGaN)层和多个未掺杂的氮化镓(GaN)层交替层叠形成的超晶格结构。

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：

如果应力释放层较薄，则应力释放效果较差，晶格失配产生的应力会影响有源层中电子和空穴的复合发光，降低LED的发光效率；如果应力释放层较厚，则会影响N型半导体层提供的电子注入有源层中，也会降低LED的发光效率。

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生长方法，能够解决现有技术应力释放层无法有效提高LED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发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、应力释放层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述应力释放层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上；所述应力释放层包括依次层叠的多个复合结构，每个所述复合结构包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层；所述第一子层的材料采用掺杂硅和铟的氮化镓，所述第二子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，所述第三子层的材料采用掺杂铟的氮化镓；同一个所述复合结构中，所述第二子层中硅的掺杂浓度小于所述第一子层中硅的掺杂浓度，所述第三子层中铟的掺杂浓度大于所述第一子层中铟的掺杂浓度。

可选地，同一个所述复合结构中，所述第一子层中硅的掺杂浓度为所述第二子层中硅的掺杂浓度的2倍～5倍。

进一步地，所述N型半导体层的材料采用掺杂硅的氮化镓，所述第一子层中硅的掺杂浓度为所述N型半导体层中硅的掺杂浓度的1/200～1/20。

可选地，所述多个复合结构的所述第一子层中硅的掺杂浓度沿所述多个复合结构的层叠方向逐渐减小，所述多个复合结构的所述第二子层中硅的掺杂浓度沿所述多个复合结构的层叠方向逐渐减小。