[发明专利]一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，属于半导体技术领域。所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层、低温P型层和高温P型层，所述低温P型层的生长温度低于所述高温P型层的生长温度；其中，所述低温P型层和所述高温P型层中的至少一个为超晶格结构，所述超晶格结构包括依次层叠的多个子层，每个所述子层采用如下方式形成：持续通入铟源、镓源、氨气和载气，形成氮化铟镓层；停止通入铟源和镓源，同时继续通入氨气和载气，对所述氮化铟镓层进行处理；开始通入镁源，同时继续通入氨气和载气，在所述氮化铟镓层上形成氮化镁层。本发明可提高超晶格结构中空穴的浓度。

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外延片的制备方法及发光二极管外延片。

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。作为一种高效、环保、绿色的新型固态照明光源，LED正在被广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。在发光二极管产业的发展中，宽带隙(Eg＞2.3eV)半导体材料氮化镓(GaN)的发展十分迅速。

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辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面；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，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：

非故意掺杂的本征氮化镓中具有很高的本底电子浓度(电子浓度高达10¹⁶/cm³)，因此本征氮化镓呈现N型，导致获得P型氮化镓的难度比获得N型氮化镓的难度大很多，而且P型氮化镓中P型杂质的活化率很低，因此P型氮化镓形成的P型半导体层难以实现高空穴浓度，P型半导体层所能提供的空穴数量较少，进而使得有源层中与电子进行复合发光的空穴数量较少，限制了有源层中的复合发光效率，最终造成LED的发光效率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片，能够解决现有技术P型半导体层难以实现高空穴浓度，最终造成LED的发光效率较低的问题。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、N型半导体层、有源层、低温P型层和高温P型层，所述低温P型层的生长温度低于所述高温P型层的生长温度；

其中，所述低温P型层和所述高温P型层中的至少一个为超晶格结构，所述超晶格结构包括依次层叠的多个子层，每个所述子层采用如下方式形成：

持续通入铟源、镓源、氨气和载气，形成氮化铟镓层；

停止通入铟源和镓源，同时继续通入氨气和载气，对所述氮化铟镓层进行处理；

开始通入镁源，同时继续通入氨气和载气，在所述氮化铟镓层上形成氮化镁层。

可选地，所述载气为氮气和氢气的混合气体，生长所述低温P型层时所述载气中氢气所占的比例小于生长所述高温P型层时所述载气中氢气所占的比例。

可选地，所述子层的数量为5个～30个。

可选地，所述氮化铟镓层的厚度为10nm～50nm。

可选地，所述氮化铟镓层的处理时间为5s～30s。