[发明专利]发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本公开提供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、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，所述多量子阱层包括多层周期交替生长的量子阱层和量子垒层，每层所述量子阱层均包括第一子层和生长在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为InGaN层，所述第二子层为掺Si的InN层。通过在第二子层中掺入Si有利于量子阱层中In的富集，使得量子阱层中的自发辐射强度增加、有效能带宽度增大，从而可以降低droop效应，提高二极管的发光效率。

技术领域

本公开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低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、AlGaN电子阻挡层和P型层。其中多量子阱层为由InGaN量子阱层和GaN量子垒层交替生长形成的多层结构。

在实现本公开的过程中，公开人发现现有技术至少存在以下问题：

由于GaN基LED外延片的有源层采用的材料为InGaN/GaN，InGaN和GaN之间存在较大的晶格失配，会导致多量子阱层中存在较强的内建电场和极化效应。当测试电流逐渐变大时，其极化效应会增强，导致电子和空穴的波函数重叠区域减少，从而影响到辐射复合效率，最终导致发光效率降低，即产生droop效应(droop效应是指向芯片输入较大电流时LED的光效反而会降低的现象)。

发明内容

本公开实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法，可以降低droop效应，提高LED的发光效率。所述技术方案如下：

一方面，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低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、多量子阱层、和P型层，所述多量子阱层包括多层周期交替生长的量子阱层和量子垒层，

每层所述量子阱层均包括第一子层和生长在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为InGaN层，所述第二子层为掺Si的InN层。

进一步地，所述第一子层的厚度为2.5～4nm。

进一步地，所述第二子层的厚度为0.2～1.2nm。

进一步地，所述多量子阱层包括第一类量子阱层和第二类量子阱层，所述第二类量子阱层为所述多量子阱层中靠近所述P型层的n层量子阱层，所述第一类量子阱层为除所述n层量子阱层之外的其它量子阱层，所述第一类量子阱层中的所述第二子层中的Si的掺杂浓度为a1，所述第二类量子阱层中的所述第二子层中的Si的掺杂浓度为a2，a1＜a2。

进一步地，所述a2为所述a1的2～5倍。

进一步地，2≤n≤6。

另一方面，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；

在所述衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层；

在所述N型层上生长多量子阱层，所述多量子阱层包括多层周期交替生长的量子阱层和量子垒层，每层所述量子阱层均包括第一子层和生长在所述第一子层上的第二子层，所述第一子层为InGaN层，所述第二子层为掺Si的InN层；

在所述多量子阱层上生长P型层。

进一步地，在所述N型层上生长多量子阱层，包括：