[发明专利]一种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、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，所述空穴提供层包括(n+1)个第一子层和n个第二子层，n为正整数，所述(n+1)个第一子层和所述n个第二子层交替层叠设置；每个所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化镓，每个所述第二子层的材料采用掺杂铌的氮化镓。本发明通过在P型掺杂的氮化镓中插入至少一层掺杂铌的氮化镓，掺杂铌的氮化镓和P型掺杂的氮化镓的交界面具有较强的二维空穴气，有利于P型掺杂的氮化镓提供的空穴进行横向扩展，从而大大提高了空穴的迁移率。

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。衬底用于为外延材料提供生长表面，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光。

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：

电极材料会吸收有源层发出的光线，因此P型电极通常会设置在P型半导体层的部分区域上，以使有源层发出的光线可以从P型半导体层未设置P型电极的区域透射出去。由于P型半导体层的材料一般采用掺杂镁的氮化镓，空穴在氮化镓中的横向扩展能力较弱，因此注入有源层中的空穴大部分来自于P型半导体层设置P型电极的区域，P型半导体层未设置P型电极的区域注入有源层的空穴数量很少，使得P型半导体层整体注入有源层的空穴数量较少，有源层中电子和空穴的复合效率较低，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及其制作方法，能够解决现有技术空穴注入效率低，影响LED发光效率的问题。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，所述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，所述空穴提供层包括(n+1)个第一子层和n个第二子层，n为正整数，所述(n+1)个第一子层和所述n个第二子层交替层叠设置；每个所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化镓，每个所述第二子层的材料采用掺杂铌的氮化镓。

可选地，所述n个第二子层的厚度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐层减小。

优选地，所述第二子层的厚度为5nm～15nm。

更优选地，所述第一子层的厚度为所述第二子层的厚度的2倍～10倍。

可选地，所述n个第二子层中铌的掺杂浓度沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐层减小。

优选地，所述第二子层中铌原子和镓原子的数量比为3/10～4/5。

可选地，1≤n≤10。

另一方面，本发明实施例提供了一种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；

在所述衬底上依次形成电子提供层、有源层和空穴提供层；

其中，所述空穴提供层包括(n+1)个第一子层和n个第二子层，n为正整数，所述(n+1)个第一子层和所述n个第二子层交替层叠设置；每个所述第一子层的材料采用P型掺杂的氮化镓，每个所述第二子层的材料采用掺杂铌的氮化镓。