一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鎵(GaN)是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的典型代表，其優(yōu)異的物理和化學(xué)特性使其在微電子器件和光電子器件等領(lǐng)域有著很重大的應(yīng)用前景。GaN基發(fā)光二極管(LightEmitting D1de，簡稱LED)有體積小、亮度高、能耗小的特性，被廣泛地應(yīng)用于顯示屏、背光源和照明領(lǐng)域。
[0003]外延片是制作LED的重要部件?，F(xiàn)有的發(fā)光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在襯底上的未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN電子阻擋層和P型GaN層。其中，多量子阱層包括交替生長的GaN層和InGaN層。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]P型GaN層通常為摻Mg的GaN層，利用Mg取代GaN中Ga的晶格位置產(chǎn)生空穴(即離化或活化)。由于Mg在GaN中的離化能較高，因此Mg很難在GaN中離化，P型GaN層中的空穴濃度較低，而且P型GaN層中存在很多未離化的Mg的散射，使得空穴在P型GaN中的迀移率也較低，多量子阱層中與電子復(fù)合的空穴有限，LED的發(fā)光效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)LED的發(fā)光效率較低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN電子阻擋層和P型層，所述P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。
[0008]可選地，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2?3nm。
[0009]優(yōu)選地，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2.5nm。
[0010]可選地，所述P型層中的P型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為10:1?50:1ο
[0011]優(yōu)選地，所述Ρ型層中的Ρ型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為30:1ο
[0012]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，所述制作方法包括:
[0013]在襯底上形成未摻雜GaN層；
[0014]在所述未摻雜GaN層上形成N型GaN層；
[0015]在所述N型GaN層上形成多量子阱層；
[0016]在所述多量子阱層上形成P型AlGaN電子阻擋層；
[0017]在所述P型AlGaN電子阻擋層上形成P型層，所述P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。
[0018]可選地，所述在所述P型AlGaN電子阻擋層上形成P型層，包括:
[0019]在純氫氣氣氛下生長所述P型層中的未摻雜GaN層。
[0020]可選地，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2?3nm。
[0021]優(yōu)選地，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2.5nm。
[0022]可選地，所述P型層中的P型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為10:1?50:1ο
[0023]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0024]通過交替生長Ρ型GaN層和未摻雜GaN層形成P型層，P型層中的未摻雜GaN層對空穴具有蓄積作用，因此可以提高P型GaN層中的空穴濃度，而且P型層中的未摻雜GaN層不會受到未離化的Mg散射的影響，利于空穴的擴散，也增加了空穴的迀移效率，進而增加多量子阱層中與電子復(fù)合的空穴數(shù)量，提高LED的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管外延片的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細(xì)描述。
[0029]實施例一
[0030]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，參見圖1，該發(fā)光二極管外延片包括襯底1、以及依次層疊在襯底1上的未摻雜GaN層2、N型GaN層3、多量子阱層4、P型AlGaN電子阻擋層5和P型層6。
[0031]在本實施例中，多量子阱層4包括交替生長的InGaN層和GaN層。P型層6包括交替生長的P型GaN層61和未摻雜GaN層62。
[0032]可選地，P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度可以為2?3nm。當(dāng)P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度小于2nm時，P型層6中的未摻雜GaN層62會由于太薄而無法形成連續(xù)的薄膜，形成的P型層6中的未摻雜GaN層62質(zhì)量較差；當(dāng)P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度大于3nm時，會提高P型層6的電阻，增加LED的功耗。
[0033]優(yōu)選地，P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度可以為2.5nm。
[0034]可選地，P型層6中的P型GaN層61的厚度與P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度之比可以為10:1?50:1。當(dāng)P型層6中的P型GaN層61的厚度與P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度之比小于10:1時，P型層6中的未摻雜GaN層62所占的比例較大，會提高P型層6的電阻，增加LED的功耗；當(dāng)P型層6中的P型GaN層61的厚度與P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度之比大于50:1時，P型層6中的未摻雜GaN層62所占的比例較小，P型層6中的未摻雜GaN層62對空穴的擴散作用較小，無法提高P型GaN層中的空穴濃度和迀移率。
[0035]優(yōu)選地，P型層6中的P型GaN層61的厚度與P型層6中的未摻雜GaN層62的厚度之比可以為30:1。
[0036]本發(fā)明實施例通過交替生長P型GaN層和未摻雜GaN層形成P型層，P型層中的未摻雜GaN層對空穴具有蓄積作用，因此可以提高P型GaN層中的空穴濃度，而且P型層中的未摻雜GaN層不會受到未離化的Mg散射的影響，利于空穴的擴散，也增加了空穴的迀移效率，進而增加多量子阱層中與電子復(fù)合的空穴數(shù)量，提高LED的發(fā)光效率。
[0037]實施例二
[0038]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，參見圖2，該制作方法包括:
[0039]步驟201:在襯底上形成未摻雜GaN層。
[0040]步驟202:在未摻雜GaN層上形成N型GaN層。
[0041]步驟203:在N型GaN層上形成多量子阱層。
[0042]在本實施例中，多量子阱層包括交替生長的InGaN層和GaN層。
[0043]步驟204:在多量子阱層上形成P型AlGaN電子阻擋層。
[0044]步驟205:在P型AlGaN電子阻擋層上形成P型層。
[0045]在本實施例中，P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。
[0046]可選地，P型層中的未摻雜GaN層的厚度可以為2?3nm。當(dāng)P型層中的未摻雜GaN層的厚度小于2nm時，P型層中的未摻雜GaN層會由于太薄而無法形成連續(xù)的薄膜，形成的P型層中的未摻雜GaN層質(zhì)量較差；當(dāng)P型層中的未摻雜GaN層的厚度大于3nm時，會提高P型層的電阻，增加LED的功耗。
[0047]優(yōu)選地，P型層中的未摻雜GaN層的厚度可以為2.5nm。
[0048]可選地，P型層中的P型GaN層的厚度與P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比可以為10:1?50:1。當(dāng)P型層中的P型GaN層的厚度與P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比小于10:1時，P型層中的未摻雜GaN層所占的比例較大，會提高P型層的電阻，增加LED的功耗；當(dāng)P型層中的P型GaN層的厚度與P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比大于50:1時，P型層中的未摻雜GaN層所占的比例較小，P型層中的未摻雜GaN層對空穴的蓄積擴散作用較小，無法提高P型GaN層中的空穴濃度和迀移率。
[0049]優(yōu)選地，P型層中的P型GaN層的厚度與P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比可以為30:1。
[0050]在本實施例的一種實現(xiàn)方式中，該步驟205可以包括:
[0051]在純氫氣氣氛下生長P型層中的未摻雜GaN層。
[0052]實際證明，在純氫氣氣氛下生長P型層中的未摻雜GaN層，所得的晶體質(zhì)量更好，表面更平整。
[0053]本發(fā)明實施例通過交替生長P型GaN層和未摻雜GaN層形成P型層，P型層中的未摻雜GaN層對空穴具有蓄積作用，因此可以提高P型GaN層中的空穴濃度，而且P型層中的未摻雜GaN層不會受到未離化的Mg散射的影響，利于空穴的擴散，也增加了空穴的迀移效率，進而增加多量子阱層中與電子復(fù)合的空穴數(shù)量，提高LED的發(fā)光效率。
[0054] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種發(fā)光二極管外延片，所述發(fā)光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN電子阻擋層和P型層，其特征在于，所述P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2?3nm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2.5nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述P型層中的P型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為10:1?50:1。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述P型層中的P型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為30:1。6.一種發(fā)光二極管外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括: 在襯底上形成未摻雜GaN層； 在所述未摻雜GaN層上形成N型GaN層； 在所述N型GaN層上形成多量子阱層； 在所述多量子阱層上形成P型AlGaN電子阻擋層； 在所述P型AlGaN電子阻擋層上形成P型層，所述P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述在所述P型AlGaN電子阻擋層上形成P型層，包括: 在純氫氣氣氛下生長所述P型層中的未摻雜GaN層。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為2?3nm。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度為 2.5nm。10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制作方法，其特征在于，所述P型層中的P型GaN層的厚度與所述P型層中的未摻雜GaN層的厚度之比為10:1?50:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管外延片及其制作方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。所述發(fā)光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層、P型AlGaN電子阻擋層和P型層，所述P型層包括交替生長的P型GaN層和未摻雜GaN層。本發(fā)明通過交替生長P型GaN層和未摻雜GaN層形成P型層，P型層中的未摻雜GaN層對空穴具有蓄積作用，因此可以提高P型GaN層中的空穴濃度，而且P型層中的未摻雜GaN層不會受到未離化的Mg散射的影響，利于空穴的擴散，也增加了空穴的遷移效率，進而增加多量子阱層中與電子復(fù)合的空穴數(shù)量，提高LED的發(fā)光效率。
【IPC分類】C23C16/44, H01L29/06, H01L21/02, H01L33/32
【公開號】CN105355649
【申請?zhí)枴緾N201510703800
【發(fā)明人】吳克敏, 徐瑾, 王江波
【申請人】華燦光電股份有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月26日