[发明专利]一种发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管的外延片及其制备方法，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、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，外延片还包括应力释放层，应力释放层为氮化镓层，应力释放层层叠在成核层中，或者应力释放层层叠在成核层和未掺杂氮化镓层之间，或者应力释放层层叠在未掺杂氮化镓层中，或者应力释放层叠在未掺杂氮化镓层和N型氮化镓层之间。本发明通过在成核层和未掺杂氮化镓层之间插入应力释放层，可以对衬底和氮化镓材料之间晶格失配产生的应力进行释放，避免应力影响外延片的翘曲度，衬底的表面平整，多量子阱层受热均匀，外延片发光波长的均匀性提高。

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备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。作为信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，发光二极管具有节能、寿命长、结构紧凑体积小、易于组装等优点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。芯片是LED最重要的组成部分，外延片是芯片制备的原材料。

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、成核层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层。

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：

蓝宝石衬底与氮化镓材料之间存在晶格失配，造成外延片生长过程中产生应力，应力的方向是沿衬底的表面从衬底的边缘朝向衬底的中心，使得衬底的中心向下凹陷(外延片中各层自下向上生长，凹陷的方向与外延片的生长方向相反)，衬底的边缘向上翘起(翘起的方向与外延片的生长方向相同)，衬底表面不平整，具有一定的翘曲度。由于生长外延片时是由设置在衬底下方的加热基座向上逐层传递热量，因此衬底具有一定的翘曲度将造成生长多量子阱层时热量非均匀地传递到多量子阱层，极大影响了多量子阱层发光波长的均匀性。

发明内容

为了解决现有技术影响多量子阱层发光波长的均匀性的问题，本发明实施例提供了一种的发光二极管外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

第一方面，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、成核层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述外延片还包括应力释放层，所述应力释放层包括至少一个第一子层，所述第一子层包括未掺杂的氮化镓层和P型掺杂的氮化镓层，所述应力释放层中P型掺杂剂的掺杂浓度低于所述P型氮化镓层中P型掺杂剂的掺杂浓度，所述应力释放层中P型掺杂剂的掺杂浓度为P型掺杂剂在所述应力释放层中平均的掺杂浓度，所述应力释放层层叠在所述成核层中，或者所述应力释放层层叠在所述成核层和所述未掺杂氮化镓层之间，或者所述应力释放层层叠在所述未掺杂氮化镓层中，或者所述应力释放层叠在所述未掺杂氮化镓层和所述N型氮化镓层之间。

可选地，所述应力释放层中P型掺杂剂的掺杂浓度低于所述P型氮化镓层中P型掺杂剂的掺杂浓度。

可选地，当所述应力释放层层叠在所述成核层中时，或者当所述应力释放层层叠在所述成核层和所述未掺杂氮化镓层之间时，所述第一子层的数量为1～5个；

当所述应力释放层层叠在所述未掺杂氮化镓层中时，或者当所述应力释放层叠在所述未掺杂氮化镓层和所述N型氮化镓层之间时，所述第一子层的数量为2～10个。

可选地，当所述应力释放层层叠在所述成核层中时，或者当所述应力释放层层叠在所述成核层和所述未掺杂氮化镓层之间时，各个所述第一子层的厚度为30～50nm；

当所述应力释放层层叠在所述未掺杂氮化镓层中时，或者当所述应力释放层叠在所述未掺杂氮化镓层和所述N型氮化镓层之间时，各个所述第一子层的厚度为30～60nm。