[发明专利]一种发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。发光二极管外延片的量子阱层为BInGaN层，量子垒层包括依次层叠在量子阱层上的第一子层、第二子层和第三子层，第一子层和第三子层均为GaN层，第二子层为BAlGaN层。调整BInGaN阱层中B和In的摩尔比，即可使得BInGaN材料与GaN材料之间具有较好的晶格匹配性，从而可以缓解量子阱层与量子垒层之间的压应力，减少量子阱层内产生的压电极化效应，增加电子和空穴的波函数在空间分布上的交叠，提高LED的发光效率。同时量子垒层的GaN层与BAlGaN层之间会形成异质结界面，可以提高电子和空穴在多量子阱层进行辐射复合发光的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地得到应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等。

外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的低温缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、AlGaN电子阻挡层和P型层。其中N型层为掺Si的GaN层，可以提供电子，P型层为掺Mg的GaN层，可以提供空穴。多量子阱层由多个周期的超晶格结构组成，每个周期的超晶格结构均包括InGaN阱层和GaN垒层。当电流注入GaN基LED外延片中时，N型层提供的电子和P型层提供的空穴在电流的驱动下，向多量子阱层迁移，并在多量子阱层中辐射复合发光。

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：

多量子阱层中的InGaN阱层和GaN垒层之间存在着较大的晶格失配，会使得生长在GaN垒层上的InGaN阱层中存在较大的压应力，并且该压应力会随着InGaN阱层中In组分的增多和多量子阱层厚度的增加而逐渐变大。压应力会产生压电极化电场，使得多量子阱层的能带倾斜，从而导致电子和空穴波函数的交叠减少，LED的内量子效率降低。

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造方法，可以提高阱层与垒层之间的晶格匹配度，减少阱层中的压应力，从而提高LED的发光效率。

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、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，所述多量子阱层为多周期的超晶格结构，每个所述超晶格结构均包括量子阱层和量子垒层，

所述量子阱层为BInGaN层，所述量子垒层包括依次层叠在所述量子阱层上的第一子层、第二子层和第三子层，所述第一子层和所述第三子层均为GaN层，所述第二子层为BAlGaN层。

进一步地，所述量子阱层为B_x1In_yGaN层，0.15≤x1≤0.2，0.2≤y≤0.3。

进一步地，所述第二子层为B_x2Al_1-x2GaN层，0.1≤x2≤0.15。

进一步地，所述第二子层的厚度小于所述第一子层的厚度，所述第一子层的厚度和所述第三子层的厚度相等。

进一步地，所述第二子层的厚度小于所述量子阱层的厚度。

进一步地，所述多量子阱层的周期数为n，6＜n≤10且n为正整数。

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造方法，所述制造方法包括：

在所述衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层；