[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、插入层、有源层和P型半导体层，插入层包括第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，第一超晶格结构的叠层结构包括第一子层和第二子层，第二超晶格结构的叠层结构包括第三子层和第四子层，第三超晶格结构的叠层结构包括第五子层、第六子层和第七子层，第一子层的材料采用氮化铝，第二子层、第三子层和第六子层的材料采用氮化镓，第四子层、第五子层和第七子层的材料采用氮化铝镓，第五子层中铝组分的含量等于第四子层中铝组分的含量，第七子层中铝组分的含量大于第五子层中铝组分的含量。本发明可提高复合发光效率。

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)是一种能发光的半导体电子元件。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。

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重掺硅的氮化镓，会破坏晶格的完整性，产生较多的晶格缺陷并延伸到有源层，影响有源层中电子和空穴的复合发光。为了避免N型半导体层的晶格缺陷延伸到有源层中，可以在N型半导体层和有源层之间插入一层掺杂铝的氮化镓。通常插入的氮化镓层中铝的掺杂浓度越高，对缺陷的阻挡作用越好。但是插入的氮化镓层中铝的掺杂浓度太高，不但会阻挡缺陷延伸，还会阻挡N型半导体层的电子注入有源层中，导致注入有源层中的电子数量减少，影响有源层中电子和空穴的复合发光。

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，能够解决现有技术影响有源层中电子和空穴复合发光的问题。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、插入层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述N型半导体层、所述插入层、所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述衬底上；所述插入层包括依次层叠的第一超晶格结构、第二超晶格结构和第三超晶格结构，所述第一超晶格结构、所述第二超晶格结构和所述第三超晶格结构均包括多个周期的叠层结构；所述第一超晶格结构的每个周期的叠层结构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氮化铝，所述第二子层的材料采用氮化镓；所述第二超晶格结构的每个周期的叠层结构包括依次层叠的第三子层和第四子层，所述第三子层的材料采用氮化镓，所述第四子层的材料采用氮化铝镓；所述第三超晶格结构的每个周期的叠层结构包括依次层叠的第五子层、第六子层和第七子层，所述第五子层的材料采用氮化铝镓，所述第五子层中铝组分的含量等于所述第四子层中铝组分的含量，所述第六子层的材料采用氮化镓，所述第七子层的材料采用氮化铝镓，所述第七子层中铝组分的含量大于所述第五子层中铝组分的含量。

可选地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量，所述第二超晶格结构的叠层结构的数量大于所述第三超晶格结构的叠层结构的数量。

进一步地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量与所述第二超晶格结构的叠层结构的数量之差，等于所述第二超晶格结构的叠层结构的数量与所述第三超晶格结构的叠层结构的数量之差。

更进一步地，所述第一超晶格结构的叠层结构的数量比所述第二超晶格结构的叠层结构的数量多1个～2个。