[发明专利]微型发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本公开提供了一种微型发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型波导层、多量子阱层、P型波导层和电极接触层，所述发光二极管芯片还包括位于所述N型波导层和所述多量子阱层之间的调制层，所述调制层为掺氧和碳的氮化镓层。该外延片可以减小微型发光二极管中的缺陷和极化现象，提高芯片的发光效率。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种微型发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

GaN(氮化镓)材料是一种宽带隙(Eg＝3.39eV)半导体材料，具有优良的物理和化学特性，掺人一定比例的In或Al后，其禁带宽度可在0.77～6.28eV的宽广范围内变化，可用于制作从红光到紫外光的发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)等光电子器件，具有广阔的应用前景。

外延片是LED中的主要构成部分，现有的氮化镓基LED外延片包括蓝宝石衬底和依次层叠在衬底上的缓冲层、N型波导层、多量子阱层和P型波导层。多量子阱层包括交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。N型层的电子和P型层的空穴在多量子阱层复合发光。

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：

由于蓝宝石衬底与GaN材料之间存在较大的晶格失配与热失配，导致GaN外延层内产生了高密度的缺陷，例如穿透位错、点缺陷等，其中Ga空位的产生即为点缺陷的一种。产生的Ga空位会扩散到多量子阱层中，俘获电子，影响多量子阱层中In的分布。同时，晶格失配和热失配而导致的应变会引起压电极化，且多量子阱层中In含量越高极化效应越强，从而会降低量子阱的发光效率。

发明内容

本公开实施例提供了一种微型发光二极管外延片及其制造方法，可以减小微型发光二极管中的缺陷和极化现象，提高芯片的发光效率。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种微型发光二极管外延片，所述微型发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、N型波导层、多量子阱层、P型波导层和电极接触层，

所述发光二极管芯片还包括位于所述N型波导层和所述多量子阱层之间的调制层，所述调制层为掺氧和碳的氮化镓层。

所述调制层中氧的含量不超过5*10¹⁸cm^-3。

所述调制层中碳的含量为1*10¹⁷cm^-3～5*10¹⁷cm^-3。

所述调制层的厚度为10～50nm。

所述N型波导层的与所述调制层接触的一面上具有网格状沟槽，所述网格状沟槽包括布置在所述N型波导层的表面的多条沟槽，所述多条沟槽将所述N型波导层的表面分为呈矩阵布置的多个网格，每个所述网格的尺寸均为10*10um～50*50um。

每条所述沟槽的宽度均为0.5～20um。

所述多量子阱层包括多个周期交替生长的阱层和垒层，所述多个阱层中最靠近所述N型波导层的两个阱层为第一阱层和第二阱层，所述第一阱层位于所述第二阱层和所述N型波导层之间；

所述第一阱层和所述第二阱层的结构相同，所述第一阱层包括第一子层、间断层和第二子层，所述间断层中的In含量小于所述第一子层和所述第二子层中的In含量，所述第一子层的厚度大于所述间断层的厚度，所述间断层的厚度大于所述第二子层的厚度。

所述多量子阱层还包括第一垒层和第二垒层，所述第一垒层位于所述第一阱层上，所述第二垒层位于所述第二阱层上，且所述第二阱层位于所述第一垒层和所述第二垒层之间；