一种发光二极管外延片及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述电子阻挡层包括GaN层、以及依次层叠在所述GaN层上的至少两层AlGaN层，所述至少两层AlGaN层的Al组分含量沿所述外延片的生长方向逐层递增或逐层递减。本发明专利技术通过将电子阻挡层设置为包括GaN层和至少两层AlGaN层，至少两层AlGaN层的Al组分含量沿外延片的生长方向逐层递增或递减，使电子阻挡层能带的能阶高度分布情况变为逐层递增或逐层递减，减弱了对空穴注入有源层的阻挡作用，也能阻挡电子从量子阱泄漏，提高了发光效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于半导体
。所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所述电子阻挡层包括GaN层、以及依次层叠在所述GaN层上的至少两层AlGaN层，所述至少两层AlGaN层的Al组分含量沿所述外延片的生长方向逐层递增或逐层递减。本专利技术通过将电子阻挡层设置为包括GaN层和至少两层AlGaN层，至少两层AlGaN层的Al组分含量沿外延片的生长方向逐层递增或递减，使电子阻挡层能带的能阶高度分布情况变为逐层递增或逐层递减，减弱了对空穴注入有源层的阻挡作用，也能阻挡电子从量子阱泄漏，提高了发光效率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及。
技术介绍
LED (Light Emitting Diode,发光二极管）是一种能发光的半导体电子元件，广泛 应用于交通信号灯、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、隧道灯。 大功率芯片为光源功率大于或等于350mw的LED芯片，规格包括30mil*30mil、 45mil*45mil、50mil*50mil等。现有的制作大功率芯片的LED外延片包括衬底、以及依次生 长在衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层。其中，电子阻 挡层为AlGaN层。 在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题： 目前主要通过调整P型层中Mg的掺杂浓度提高大功率芯片的光效，但由于P型层 中Mg的电离率非常低，即使Mg的掺杂浓度提高了，P型层所能提供的有效空穴的数量也没 有明显增长，因此现有的方法对于大功率芯片的光效的提升空间不大。
技术实现思路
为了解决现有技术对于大功率芯片的光效的提升空间不大的问题，本专利技术实施例 提供了。所述技术方案如下： -方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、以及 依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，所 述电子阻挡层包括GaN层、以及依次层叠在所述GaN层上的至少两层AlGaN层，所述至少两 层AlGaN层的A1组分含量沿所述外延片的生长方向逐层递增或逐层递减。 可选地，各个所述AlGaN层为AlxGaN层，X的取值范围为0. 05-0. 1。 优选地，相邻两层所述AlGaN层的A1组分的变化率为10% -50%。 可选地，所述GaN层的厚度为2_6nm。 可选地,所述至少两层AlGaN层的总厚度为10-30nm。 可选地，各个所述AlGaN层的厚度相等。 可选地，所述至少两层AlGaN层的层数为2-8层。 另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述方法包 括： 在衬底上依次沉积低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层； 在所述有源层上沉积电子阻挡层，所述电子阻挡层包括GaN层、以及依次层叠在 所述GaN层上的至少两层AlGaN层，所述至少两层AlGaN层的A1组分含量沿所述外延片的 生长方向逐层递增或逐层递减； 在所述电子阻挡层上沉积P型层。 可选地，沉积所述电子阻挡层时，反应室压力为100-200torr。 可选地，沉积所述电子阻挡层时，反应室温度为800-880°C。 本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 通过将电子阻挡层设置为包括GaN层和至少两层AlGaN层，至少两层AlGaN层的 A1组分含量沿外延片的生长方向逐层递增或递减，使电子阻挡层能带的能阶高度分布情况 变为逐层递增或逐层递减，为空穴越过电子阻挡层注入有源层提供了一个类似于缓慢变化 的台阶和更多的越过机会，减弱了电子阻挡层对空穴注入有源层的阻挡作用，增加了注入 有源层的空穴数量，提高了外延片制作的大功率芯片的发光效率。同时，至少两层AlGaN层 的A1组分含量沿外延片的生长方向逐层递增或逐层递减，增强了对电子的阻挡作用，减少 了电子外溢情况，特别是对大功率芯片效果更为明显，提高了大功率管芯片的光效，降低了 大电流下的Droop(下降）效应。另外，GaN层对V型缺陷具有一定的填平作用，可以避免 有源层的V型缺陷的延伸，提高芯片的晶格质量，改善芯片的光电性能。 【专利附图】【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 图1是本专利技术实施例一提供的一种LED外延片的结构示意图； 图2a是本专利技术实施例一提供的电子阻挡层的能带图； 图2b是本专利技术实施例一提供的电子阻挡层的能带图； 图3是本专利技术实施例二提供的一种LED外延片的制备方法的流程图； 图4是本专利技术实施例二提供的两种样品的晶粒的亮度和电压的分布示意图； 图5是本专利技术实施例二提供的两种样品的晶粒的光电性能的分布曲线图； 图6是本专利技术实施例二提供的两种样品的晶粒的光效参数的分布曲线图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方 式作进一步地详细描述。 实施例一 本专利技术实施例提供了一种LED外延片，参见图1，该外延片包括衬底1、以及依次层 叠在衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、N型层4、有源层5、电子阻挡层6、P型层7。 在本实施例中，电子阻挡层6包括GaN层61 (图1用阴影表示）、以及依次层叠在 GaN层61上的至少两层AlGaN层62。至少两层AlGaN层62的A1组分含量沿外延片的生 长方向逐层递增或逐层递减。 需要说明的是，由于AlGaN层能带的能阶高度与A1组分含量有关，至少两层AlGaN 层62的A1组分含量沿外延片的生长方向逐层递增或逐层递减，因此至少两层AlGaN层62 能带的能阶高度分布为逐层递增（如图2a所示）或逐层递减（如图2b所示）。 可选地，GaN层61的厚度可以为2_6nm。当GaN层61的厚度小于lnm时，会起不 到阻挡有源层5的V型缺陷的作用。当GaN层61的厚度大于6nm时，会影响AlGaN层62 阻挡电子的能力。当GaN层61的厚度为2-6nm时，电子阻挡层6对V型缺陷和电子的阻挡 能力没有差别，2-6nm为GaN层61的厚度优选范围。 优选地，GaN层61的厚度可以为3-4nm。实验表明，GaN层61的厚度为3-4nm时， 发光二极管的发光亮度较高。 可选地，至少两层AlGaN层62的总厚度可以为10_30nm。当至少两层AlGaN层62 的总厚度大于30nm时，会对空穴注入有源层5造成影响。当至少两层AlGaN层62的总厚度 小于10nm时，会减弱对电子的阻挡作用。当至少两层AlGaN层62的总厚度为10-30nm时， 对电子的阻挡作用和空穴的注入都没有负面影响，10_30nm为至少两层AlGaN层62的总厚 度的优选范围。 优选地，至少两层AlGaN层62的总厚度可以为20-25nm。实验表明，至少两层 AlGaN层62的总厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、有源层、电子阻挡层、P型层，其特征在于，所述电子阻挡层包括GaN层、以及依次层叠在所述GaN层上的至少两层AlGaN层，所述至少两层AlGaN层的Al组分含量沿所述外延片的生长方向逐层递增或逐层递减。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：从颖，姚振，韩杰，胡加辉，魏世祯，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32