[发明专利]一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法

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备方法，属于半导体技术领域。所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、电子提供层、有源层和空穴提供层，所述电子提供层、所述有源层和所述空穴提供层依次层叠在所述衬底上，所述电子提供层包括第一子层以及插入在所述第一子层中的至少一个第二子层，所述第一子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，所述第二子层的材料采用掺杂碳的氮化镓，所述第一子层的厚度大于所述电子提供层的厚度的1/2。本发明通过在掺杂硅的氮化镓层中插入至少一个掺杂碳的氮化镓层，实现电子的平面铺展，降低电子提供层的串联电阻，增强底层的抗静电能力。

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。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。

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、N型半导体层、有源层和P型半导体层，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。

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，晶格常数差异较大，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较多引入氮化镓中，并在外延生长过程中不断积累，导致N型半导体层中累积较多的应力和缺陷。

同时外延片进行芯片工艺形成的正装芯片或者倒装芯片中，N型半导体层中的电子是沿与外延片的层叠方向垂直的方向进行迁移。为了避免正装芯片或者倒装芯片的正向电压过高，N型半导体层通常会比较厚，这样在N型半导体层中重掺硅等N型掺杂剂时容易引入较多的缺陷和杂质。

N型半导体层中较多的缺陷会影响到电子的扩展，导致电子在N型半导体层中的分布不均匀，影响到LED的抗静电能力。

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备方法，能够解决现有技术N型半导体层中较多的缺陷会影响到电子的扩展的问题。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、电子提供层、有源层和空穴提供层，所述电子提供层、所述有源层和所述空穴提供层依次层叠在所述衬底上，所述电子提供层包括第一子层以及插入在所述第一子层中的至少一个第二子层，所述第一子层的材料采用掺杂硅的氮化镓，所述第二子层的材料采用掺杂碳的氮化镓，所述第一子层的厚度大于所述电子提供层的厚度的1/2。

可选地，所述第二子层的厚度为2nm～50nm。

优选地，所述第二子层的数量为3个～50个。

可选地，所述第二子层中碳元素的掺杂浓度大于所述第一子层中硅元素的掺杂浓度。

优选地，所述第二子层中碳元素的掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3。

另一方面，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；

在所述衬底上依次形成电子提供层、有源层和空穴提供层；