[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。所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次生长在所述衬底上的AlN缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，所述三维成核层为GaN层，所述发光二极管外延片还包括设置在所述AlN缓冲层和三维成核层之间的BGaN缓冲层，所述BGaN缓冲层中的B组分沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减少。BGaN缓冲层可以逐步的减小AlN缓冲层与GaN外延层之间的晶格失配度，提高生长出的外延层的晶体质量，优化外延层翘曲，改善LED的波长均匀性。

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外延片包括蓝宝石衬底以及生长在蓝宝石衬底上的GaN外延层。由于GaN和蓝宝石衬底之间存在着非常严重的晶格常数失配和热失配，会在外延层中引入大量的位错和张应力。为了降低Si与GaN之间的晶格失配和热失配的影响，通常会在蓝宝石和GaN 外延层之间生长一层AlN缓冲层。

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：

由于AlN材料的晶格常数(约为0.453)大于GaN材料的晶格常数(约为 0.437)，因此AlN与GaN之间仍存在晶格失配，在AlN缓冲层上生长的GaN 外延层中会引入大量的位错和张应力，使得生长出的外延层的晶体质量较差，外延层会产生翘曲从而导致LED的波长均匀性变差。

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，可以优化外延层翘曲，改善LED的波长均匀性。所述技术方案如下：

一方面，本发明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、以及依次生长在所述衬底上的AlN缓冲层、三维成核层、二维恢复层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层和P型层，

所述发光二极管外延片还包括设置在所述AlN缓冲层和三维成核层之间的 BGaN缓冲层，所述BGaN缓冲层中的B组分沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减少。

进一步地，所述AlN缓冲层的厚度为8～20nm。

进一步地，所述BGaN缓冲层的厚度为12～18nm。

进一步地，所述BGaN缓冲层包括多个B_xGa_1-xN子层，0＜x＜1，每个子层中的B组分相同，多个子层中的B组分逐层递减。

进一步地，多个B_xGa_1-xN子层的厚度相同。

另一方面，本发明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：

提供一衬底；

在所述衬底上生长AlN缓冲层；

在所述AlN缓冲层上生长BGaN缓冲层，所述BGaN缓冲层中的B组分沿所述发光二极管外延片的层叠方向逐渐减少；

在所述BGaN缓冲层上依次生长三维成核层、二维缓冲层、未掺杂的GaN 层、N型层、多量子阱层和P型层。

进一步地，所述在所述衬底上生长AlN缓冲层，包括：

采用物理气相沉积法在所述衬底上生长厚度为8～20nm的AlN缓冲层。

进一步地，所述在所述AlN缓冲层上生长BGaN缓冲层，包括：