[发明专利]氮化镓发光二极管外延片及其生长工艺

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体公开一种氮化镓发光二极管外延片及其生长工艺，该生长工艺包括：提供衬底；在衬底上依次沉积缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层及P型层；其中，P型层包括沿外延方向依次层叠的第一复合层及第二复合层，第一复合层包括第一P型GaN层及第一阶梯保护层，第二复合层包括第二P型GaN层及第二阶梯保护层；第一阶梯保护层包括沿外延方向依次层叠的第一AlN子层、Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;子层及BN子层；第二阶梯保护层包括沿外延方向依次层叠的第二AlN子层、SiOsubgt;2/subgt;子层及Sisubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;子层。有效确保对GaN材料进行高浓度Mg掺杂及高温退火后仍然能够形成高质量晶体，提升发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种氮化镓发光二极管外延片及其生长工艺。

背景技术

现有氮化镓发光二极管的外延片，通常包括依次层叠的衬底、缓冲层、N型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层及P型GaN层，其中，主要的发光来源为多量子阱层，空穴来源于P型GaN层的Mg电离，在GaN的p型掺杂中，Mg受激活率低的限制，需要采用较高的掺杂浓度（通常大于1.0×10¹⁹/cm³），并提高退火激活温度（通常控制在1000℃以上），来提升Mg激活率，然而，这种方法会使GaN材料表面产生分解，对材料造成损伤，降低发光效率。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种氮化镓发光二极管外延片及其生长工艺，本发明的生长工艺经由第一阶梯保护层与第二阶梯保护层有效抑制GaN材料在高温退火过程中的分解现象，提升外延片的晶格质量，提升电子与空穴的有效复合效率，确保对GaN材料进行高浓度Mg掺杂及高温退火后仍然能够形成高质量晶体，提升发光效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种氮化镓发光二极管外延片的生长工艺，包括：

提供衬底；

在所述衬底上依次沉积缓冲层、N型层、多量子阱层、电子阻挡层及P型层；

其中，所述P型层包括沿外延方向依次层叠的第一复合层及第二复合层，所述第一复合层包括沿外延方向依次层叠的第一P型GaN层及第一阶梯保护层，所述第二复合层包括沿外延方向依次层叠的第二P型GaN层及第二阶梯保护层；

所述第一阶梯保护层包括沿外延方向依次层叠的第一AlN子层、Ga₂O₃子层及BN子层；

所述第二阶梯保护层包括沿外延方向依次层叠的第二AlN子层、SiO₂子层及Si₃N₄子层。

在一些优选的实施例中，所述第一AlN子层、所述Ga₂O₃子层及所述BN子层之间的厚度比为1：（1~10）：（1~15）；

所述第二AlN子层、所述SiO₂子层及所述Si₃N₄子层之间的厚度比为1：（1~10）：（1~15）。

在一些优选的实施例中，所述第一复合层的生长步骤包括：

沉积第一P型GaN层；

关闭Mo源，保持第一P型GaN层的生长压力及生长温度，通入N₂、NH₃或N₂/NH₃中的任意一种，反应时间10s~30s；

沉积第一阶梯保护层；

和/或，所述第二复合层的生长步骤包括：

沉积第二P型GaN层；