[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。外延片包括衬底、低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，低温缓冲层、三维成核层和二维恢复层依次层叠在衬底上，未掺杂氮化镓层的第一表面铺设在二维恢复层上，未掺杂氮化镓的第二表面设有多个凹坑，每个凹坑呈倒圆锥状，多个凹坑间隔分布在未掺杂氮化镓层的第二表面上；N型半导体层的第一表面铺设在多个凹坑内和未掺杂氮化镓层的第二表面上，N型半导体层的第二表面为平面，有源层和P型半导体层依次层叠在N型半导体层的第二表面上，第二表面为与第一表面相反的表面。本发明可提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法。

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。LED因具有节能环保、可靠性高、使用寿命长等优点而受到广泛的关注，近年来在背光源和显示屏领域大放异彩，并且开始向民用照明市场进军。对于民用照明来说，光效和使用寿命是主要的衡量标准，因此增加LED的发光效率和提高LED的抗静电能力对于LED的广泛应用显得尤为关键。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的LED外延片包括衬底、缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，缓冲层、N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面，缓冲层用于缓解衬底和N型半导体层之间的晶格失配。

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：

衬底的材料通常选择蓝宝石，N型半导体层等的材料通常选择氮化镓，蓝宝石和氮化镓为异质材料，两者之间存在较大的晶格失配，晶格失配产生的应力和缺陷会随着外延生长而延伸，影响外延片整体的晶体质量，降低LED的发光效率。缓冲层虽然对晶格失配可以起到缓解作用，但是无法避免晶格失配产生应力和缺陷，导致外延片的晶体质量较差，LED的发光效率还有待提高。

发明内容

本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，能够解决现有技术异质材料晶格失配产生的应力和缺陷影响外延片晶体质量、导致LED发光效率低的问题。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、低温缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂氮化镓层、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述低温缓冲层、所述三维成核层和所述二维恢复层依次层叠在所述衬底上，所述未掺杂氮化镓层的第一表面铺设在所述二维恢复层上，所述未掺杂氮化镓的第二表面设有多个凹坑，每个所述凹坑呈倒圆锥状，所述多个凹坑间隔分布在所述未掺杂氮化镓层的第二表面上，所述未掺杂氮化镓层的第二表面为与所述未掺杂氮化镓层的第一表面相反的表面；所述N型半导体层的第一表面铺设在所述多个凹坑内和所述未掺杂氮化镓层的第二表面上，所述N型半导体层的第二表面为平面，所述有源层和所述P型半导体层依次层叠在所述N型半导体层的第二表面上，所述N型半导体层的第二表面为与所述N型半导体层的第一表面相反的表面。

可选地，所述凹坑的深度为1.5μm～3.5μm。

可选地，所述凹坑的开口大小为2.5μm～6μm。

可选地，相邻两个所述凹坑之间的距离为0.1μm～1μm。

可选地，所述凹坑的开口大小与相邻两个所述凹坑之间的距离之比为8～20。

可选地，所述凹坑的开口大小与所述凹坑的深度之比为0.5～0.75。

可选地，所述未掺杂氮化镓层的厚度为1.5μm～4μm。