一种发光二极管的外延片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管的外延片及其制作方法，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缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、第一空穴注入层、电子阻挡层、第二空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，所述电子阻挡层为AlGaN层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。本发明专利技术通过形成第一空穴注入层和第二空穴注入层时通入的In源分解后的富In气氛，降低P型掺杂剂中Mg掺杂的激活能，提高第一空穴注入层和第二空穴注入层中的空穴浓度，提高多量子阱层中空穴和电子的辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率。

Epitaxial slice of light-emitting diode and manufacturing method thereof

The invention discloses an epitaxial slice of a light-emitting diode and a manufacturing method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. The epitaxial wafer comprises a substrate, and sequentially stacked on the substrate of the buffer layer, an undoped GaN layer, N layer, a multi quantum well layer and a first hole injection layer, an electron blocking layer, a second hole injection layer, the first hole injection layer comprises a multilayer body of P type and P type AlInGaN layer the InGaN layer, the electron blocking layer to the AlGaN layer, the second hole injection type P layer GaN layer is inserted into the InN layer interval. The present invention by forming a first hole injection layer and a second hole injection layer when the In source after the decomposition of the In rich atmosphere, reduce the activation energy of Mg doped P type doping agent, improve the first hole injection layer and second hole hole concentration in injection, improve the radiative recombination efficiency of multi quantum well layer and the hollow cavity the electron, enhance the luminous efficiency of a light emitting diode.

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管的外延片及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制作方法。
技术介绍
随着第三代半导体技术的兴起和不断成熟，半导体照明以能耗小、无污染、高亮度、长寿命等优势，成为人们关注的焦点，也带动了整个行业上中下游产业的蓬勃发展。其中GaN基蓝光LED芯片在生活中的应用随处可见，已广泛应用于照明、显示屏、背光源、信号灯等领域。芯片包括外延片和设于外延片上的电极。外延片通常包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、P型层。其中，P型层采用Mg元素作为P型掺杂剂，但Mg元素在掺杂过程中会与H元素形成H-Mg络合物，需要通过退火打断H-Mg键实现Mg原子受主激活，才能提供空穴注入多量子阱层。然而Mg的激活能高，电离率低，难以产生高的空穴浓度，限制了芯片的内量子效率。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、第一空穴注入层、电子阻挡层、第二空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，所述电子阻挡层为P型AlGaN层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。可选地，所述第一空穴注入层的厚度为30～200nm可选地，所述第二空穴注入层的厚度为20～200nm。另一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管的外延片的制作方法，所述制作方法包括：在衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长非掺杂GaN层；在所述非掺杂GaN层上生长N型层；在所述N型层上生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长第一空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层；在所述第一空穴注入层上生长电子阻挡层，所述电子阻挡层为AlGaN层；在所述电子阻挡层上生长第二空穴注入层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。可选地，所述在所述多量子阱层上生长第一空穴注入层，包括：循环执行以下步骤m次，2≤m≤15：在第一时间段内通入Ga源、In源、Al源、N源、以及P型掺杂剂，生长P型AlInGaN层；在第二时间段内停止通入Al源，生长P型InGaN层。优选地，所述第一时间段为20～100s，所述第二时间段为20～100s。可选地，所述第一空穴注入层的生长温度为750～850℃，所述第一空穴注入层的生长压力为100～300torr。可选地，所述在所述电子阻挡层上生长第二空穴注入层，包括：循环执行以下步骤n次，5≤n≤20：在第三时间段内通入Ga源、N源、以及P型掺杂剂，生长P型GaN层；在第四时间段内停止通入Ga源，同时通入In源，生长InN层。优选地，所述第三时间段为20～50s，所述第四时间段为5～15s。可选地，所述第二空穴注入层的生长温度为950～1050℃，所述第二空穴注入层的生长压力为100～700torr。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在多量子阱层上依次设置第一空穴注入层、电子阻挡层、第二空穴注入层，第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层，形成第一空穴注入层和第二空穴注入层时通入的In源分解后的富In气氛，可以降低P型掺杂剂中Mg掺杂的激活能，提高第一空穴注入层和第二空穴注入层中的空穴浓度，提高多量子阱层中空穴和电子的辐射复合效率，提升发光二极管的发光效率。而且间隔插入InN层的P型GaN层中In作为表面活性剂，可以改善晶体质量，进一步起到提高空穴浓度的作用。另外，交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，可以有效调节异质结能带，形成二维电子气，提高空穴的注入效率。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发光二极管的外延片的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种发光二极管的外延片的制作方法的流程示意图。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发光二极管的外延片，参见图1，该外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、非掺杂GaN层3、N型层4、多量子阱层5、第一空穴注入层6、电子阻挡层7、第二空穴注入层8。在本实施例中，第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，电子阻挡层为AlGaN层，第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。可选地，第一空穴注入层的厚度可以为30～200nm。可选地，P型InGaN层的层数与P型AlInGaN层的层数相同，P型AlInGaN层的层数可以为2～15层。可选地，第二空穴注入层的厚度可以为20～200nm。可选地，P型GaN层可以被InN层分为5～20层。可选地，电子阻挡层的厚度可以为30～100nm。具体地，衬底可以为蓝宝石衬底。缓冲层可以为AlN缓冲层，厚度为15～40nm。非掺杂GaN层可以包括生长条件不同的第一非掺杂GaN层和第二非掺杂GaN层，第一非掺杂GaN层的厚度为0.5～1.5μm，第二非掺杂GaN层的厚度为1～2μm。N型层可以包括生长条件不同的第一N型GaN层、第二N型GaN层、第三N型GaN层，第一N型GaN层的厚度为2～3μm，第一N型GaN层中Si的掺杂浓度为1E+19～2E+19atom/cm3；第二N型GaN层的厚度为0.1～0.3μm，第二N型GaN层中Si的掺杂浓度为1E+17～2E+18atom/cm3；第三N型GaN层的厚度为30～100nm，第三N型GaN层中Si的掺杂浓度为5E+17～5E+18atom/cm3。多量子阱层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层；GaN量子垒层的层数与InGaN量子阱层的层数相同，InGaN量子阱层的层数为6～15层；InGaN量子阱层的厚度为2～4nm，GaN量子垒层的厚度为10～13nm。可选地，该外延片还可以包括设置在N型层和多量子阱层之间的应力释放层。应力释放层可以包括交替层叠的InxGa1-xN层和GaN层，0.15≤x≤0.2；GaN层的层数与InxGa1-xN层的层数相同，InxGa1-xN层的层数为2～6层；InxGa1-xN层的厚度为0.5～10nm，GaN层的厚度为20～50nm。可选地，该外延片还可以包括设置在多量子阱层和第一空穴注入层之间的保护层。保护层可以包括交替层叠的AlGaN层和AlInGaN层；AlInGaN层的层数与AlGaN层的层数相同，AlGaN层的层数为4～10层；AlInGaN层的厚度与AlGaN层的厚度相同，AlGaN层的厚度为1～5nm。可选地，该外延片还可以包括设置在第二空穴注入层上的P型接触层，厚度为5～10nm。本专利技术实施例通过在多量子阱层上依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、第一空穴注入层、电子阻挡层、第二空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，所述电子阻挡层为AlGaN层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管的外延片，其特征在于，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、非掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、第一空穴注入层、电子阻挡层、第二空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层，所述电子阻挡层为AlGaN层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。2.根据权利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一空穴注入层的厚度为30～200nm。3.根据权利要求1或2所述的外延片，其特征在于，所述第二空穴注入层的厚度为20～200nm。4.一种发光二极管的外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在衬底上生长缓冲层；在所述缓冲层上生长非掺杂GaN层；在所述非掺杂GaN层上生长N型层；在所述N型层上生长多量子阱层；在所述多量子阱层上生长第一空穴注入层，所述第一空穴注入层包括交替层叠的P型AlInGaN层和P型InGaN层；在所述第一空穴注入层上生长电子阻挡层，所述电子阻挡层为AlGaN层；在所述电子阻挡层上生长第二空穴注入层，所述第二空穴注入层为间隔插入InN层的P型GaN层。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马欢，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33