[发明专利]一种发光二极管的外延片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管的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缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层，所述发光层包括多个量子阱层和多个量子垒层，所述多个量子阱层和所述多个量子垒层交替层叠设置，所述量子垒层为氮化镓层，所述多个量子阱层中与所述N型氮化镓层距离最近的至少三个所述量子阱层为第一量子阱层，所述多个量子阱层中除所述第一量子阱层之外的所述量子阱层为第二量子阱层，所述第一量子阱层为未掺杂的铟镓氮层，所述第二量子阱层包括P型掺杂的铟镓氮层。本发明增加量子阱层中的空穴数量，提高空穴和电子复合发光的效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管的外延片及其制造方法。

背景技术

以氮化镓为代表的半导体发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)，具有禁带宽度大、高电子饱和漂移速度、耐高温、大功率容量等优良特性，其三元合金InGaN的带隙从0.7ev到3.4ev连续可调，发光波长覆盖可见光和紫外线的整个区域，在新兴的光电产业中具有广大的前景。

外延片是发光二极管制造过程中的半成品。现有的外延片包括蓝宝石衬底以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层。其中，发光层包括多个量子阱层和多个量子垒层，多个量子阱层和多个量子垒层交替层叠设置，量子阱层为铟镓氮层，量子垒层为氮化镓层。量子垒层将N型氮化镓层中的电子和P型氮化镓层中的空穴限制在量子阱层中复合发光。

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：

P型氮化镓层中P型掺杂剂的固溶度较低，而且激活提供空穴所需的能量较大，造成P型氮化镓层提供的空穴数量较少，加上空穴的迁移率和迁移速率远小于电子，因此量子阱层中与电子复合发光的空穴数量很少，导致空穴和电子复合发光的效率较低。

发明内容

为了解决现有技术空穴和电子复合发光的效率较低的问题，本发明实施例提供了一种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、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层，所述发光层包括多个量子阱层和多个量子垒层，所述多个量子阱层和所述多个量子垒层交替层叠设置，所述量子垒层为氮化镓层，所述多个量子阱层中与所述N型氮化镓层距离最近的至少三个所述量子阱层为第一量子阱层，所述多个量子阱层中除所述第一量子阱层之外的所述量子阱层为第二量子阱层，所述第一量子阱层为未掺杂的铟镓氮层，所述第二量子阱层包括P型掺杂的铟镓氮层。

可选地，每个所述第二量子阱层包括依次层叠的第一子层、第二子层和第三子层，所述第二子层为P型掺杂的铟镓氮层，所述第一子层和所述第三子层为未掺杂的铟镓氮层，所述第一子层的厚度和所述第三子层的厚度相等。

优选地，所述第二子层的厚度为0.8～1.2nm。

可选地，每个所述第二量子阱层中P型掺杂剂的掺杂浓度保持不变。

可选地，所述多个第二量子阱层中P型掺杂剂的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向逐层增加。

可选地，所述第二量子阱层的层数大于或等于5。

可选地，所述量子阱层的厚度为1～5nm。

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

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、发光层和P型氮化镓层；