[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。所述氮化镓基发光二极管外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。本发明通过将N型半导体层、有源层和P型半导体层沿平行于衬底的第一表面的方向依次设置在衬底的第一表面上，可以有效避免蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷沿外延生长的方向不断延伸和扩大，从而减小了外延片内部的应力的缺陷，提高了外延垒晶的长晶质量，有利于载流子在有源层的复合发光。

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。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，并沿外延生长的方向不断延伸和扩大，在外延片的顶部达到最大。这些应力和缺陷导致外延垒晶的长晶质量降低，影响载流子在有源层的复合发光，限制了氮化镓基LED在长波波段的应用，特别是绿光及以上波段。

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，能够解决现有技术蓝宝石和氮化镓晶格失配产生的应力和缺陷延伸影响载流子在有源层的复合发光的问题。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、N型半导体层、有源层和P型半导体层，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层沿第一直线的延伸方向依次设置在所述衬底的第一表面上，所述第一直线平行于所述衬底的第一表面。

可选地，所述有源层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒沿第一直线的延伸方向交替设置在所述衬底的第一表面上。

优选地，所述量子阱的数量与所述量子垒的数量相同，所述量子垒的数量为3个～15个。

可选地，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度相等。

优选地，所述N型半导体层、所述有源层和所述P型半导体层在垂直于所述衬底的第一表面的方向上的长度为0.02μm～2μm。

可选地，所述N型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。

可选地，所述P型半导体层在所述第一直线的延伸方向上的长度为0.02μm～2μm。

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作方法，所述制作方法包括：

提供一衬底；

沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层。

可选地，所述沿第一直线的延伸方向在所述衬底的第一表面上依次生长N型半导体层、有源层和P型半导体层，包括：