[发明专利]发光二极管外延片及其生长方法

说明书

本公开提供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。所述发光二极管外延片包括衬底、缓冲层、过渡层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述过渡层、所述未掺杂氮化镓层、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；所述过渡层包括复合层，所述复合层包括多个第一子层和多个第二子层，所述多个第一子层和所述多个第二子层交替层叠在所述缓冲层上；每个所述第一子层为掺杂Si的AlN层，每个所述第二子层为掺杂Mg的AlN层。本公开可以有效提高外延片的晶体质量。

技术领域

本公开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

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子器件。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被迅速广泛地得到应用在如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、显示屏等领域。

外延片是LED的基础结构。相关技术中，LED外延片包括衬底、缓冲层、未掺杂氮化镓层、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。衬底提供外延生长的表面，缓冲层提供外延生长的成核中心，未掺杂氮化镓层改善衬底材料和外延材料之间晶格失配产生的应力和缺陷，N型半导体层提供电子，P型半导体提供空穴，有源层进行电子和空穴的复合发光。

衬底的材料采用蓝宝石，缓冲层、未掺杂氮化镓层、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，蓝宝石和氮化镓基材料之间存在较大的晶格失配，晶格失配产生的应力和缺陷会沿着外延生长的方向延伸和积累，造成外延片的晶体质量较差，发光效率较低。设置未掺杂氮化镓层，可以对衬底材料和氮化镓基材料之间晶格失配产生的应力和缺陷起到改善作用，但是改善效果有限，外延片的晶体质量还有待提高。

发明内容

本公开实施例提供了一种发光二极管外延片及其生长方法，可以有效提高外延片的晶体质量。所述技术方案如下：

一方面，本公开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、过渡层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述缓冲层、所述过渡层、所述未掺杂氮化镓层、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；所述过渡层包括复合层，所述复合层包括多个第一子层和多个第二子层，所述多个第一子层和所述多个第二子层交替层叠在所述缓冲层上；每个所述第一子层为掺杂Si的AlN层，每个所述第二子层为掺杂Mg的AlN层。

可选地，所述第一子层中Si的掺杂浓度小于所述第二子层中Mg的掺杂浓度。

可选地，所述第一子层的厚度小于所述第二子层的厚度。

可选地，所述第一子层的数量为3层～8层，所述第二子层的数量为3层～8层。

可选地，所述过渡层还包括Al层，所述Al层层叠在所述复合层和所述缓冲层之间。

可选地，所述Al层的生长温度大于所述复合层的生长温度。

可选地，所述Al层的生长温度为1100℃～1160℃，所述复合层的生长温度为450℃～600℃。

另一方面，本公开实施例提供了一种发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、过渡层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层和P型半导体层；

其中，所述过渡层包括复合层，所述复合层包括多个第一子层和多个第二子层，所述多个第一子层和所述多个第二子层交替层叠在所述缓冲层上，每个所述第一子层为掺杂Si的AlN层，每个所述第二子层为掺杂Si的AlN层。

可选地，所述过渡层采用如下方式生长：