[发明专利]一种GaN基发光二极管的外延片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管的外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型隔离层、应力释放层、量子阱、P型GaN层，N型隔离层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于N型GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度，N型隔离层的厚度小于N型GaN层的厚度。本发明通过在N型GaN层上形成N型隔离层，可以阻隔由于晶格失配和热失配形成的应力位错，有效限制位错处形成的V形坑的开口大小，延迟V形坑的开口形成，有利于外延片进行应力释放，形成P型层时V形坑得到合并，最后形成平整的表面，大大改善外延片的晶体质量，芯片反向击穿电压提升50％左右。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管的外延片及其制造方法。

背景技术

GaN材料在发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)器件上的应用十分普遍，是人们一直以来关注的热点。采用GaN制造的LED颜色纯正、亮度高、能耗低，性能比传统的AlGaInP基LED或者GaAlAs基LED更优越，广泛应用于照明、医疗、显示、玩具等众多领域。

通过对比完成芯片封装的LED成管在老化一定时间后漏电流的变化，可以发现反向击穿电压低的LED成管更容易漏电和击穿失效，目前LED的失效大部分都是由于LED被击穿损坏，因此反向击穿电压是反映LED芯片特性的重要参数，反向击穿电压的提高对于改善LED的晶体质量和失效改进意义重大。传统的GaN基LED通常采用在量子阱之前插入一层应力释放层来改善LED失效，但效果有限。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片及其制造方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种GaN基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、成核层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、量子阱、P型GaN层，所述外延片还包括层叠在所述N型GaN层和所述应力释放层之间的N型隔离层，所述N型隔离层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于所述N型GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度，且所述N型隔离层的厚度小于所述N型GaN层的厚度。

可选地，所述N型隔离层中N型掺杂剂的掺杂浓度为所述N型GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度的1/60～1/25。

可选地，所述N型隔离层的厚度为所述N型GaN层的厚度的1/25～1/6。

可选地，所述N型隔离层为N型掺杂的GaN层，或者N型掺杂的GaN层和没有掺杂的GaN层交替层叠形成的超晶格结构。

优选地，所述超晶格结构中所述N型掺杂的GaN层和所述没有掺杂的GaN层的层数相同，所述没有掺杂的GaN层的层数为3～10层。

另一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的制造方法，所述制造方法包括：

在衬底上依次形成缓冲层、成核层、未掺杂GaN层、N型GaN层、N型隔离层、应力释放层、量子阱、P型GaN层；

其中，所述N型隔离层中N型掺杂剂的掺杂浓度小于所述N型GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度，且所述N型隔离层的厚度小于所述N型GaN层的厚度。

可选地，所述N型隔离层中N型掺杂剂的掺杂浓度为所述N型GaN层中N型掺杂剂的掺杂浓度的1/60～1/25。

可选地，所述N型隔离层的厚度为所述N型GaN层的厚度的1/25～1/6。

可选地，所述N型隔离层为N型掺杂的GaN层，或者N型掺杂的GaN层和没有掺杂的GaN层交替层叠形成的超晶格结构。

优选地，所述超晶格结构中所述N型掺杂的GaN层和所述没有掺杂的GaN层的层数相同，所述没有掺杂的GaN层的层数为3～10层。