发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管。

背景技术：

1、为了解决衬底与gan外延层之间存在的晶格失配问题，现有技术普遍采用pvd(物理气相沉积)的方法在衬底上镀一层aln缓冲层，然后再在缓冲层上依次沉积本征gan层、u/n型gan层、多量子阱有源层以及p型gan层、接触层。但是，pvd镀膜得到的aln缓冲层过于致密，不利于本征gan层的三维生长；此外，虽然aln缓冲层可以在一定程度上缓解衬底与gan的晶格失配，但是仍然会有较多的位错、缺陷以及孔隙产生，不仅会影响n型外延层的晶体质量，向上衍生迁移之后会影响有源区的发光效率和发光二极管的抗静电能力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发光二极管外延片，可以提升发光二极管的发光效率和抗静电能力。

2、本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种发光二极管外延片的制备方法，工艺简单，制得的发光二极管外延片发光效率高。

3、为达到上述技术效果，本发明提供了一种发光二极管外延片，包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、第一复合界面层、本征gan层、u型gan层、第二复合界面层、n型gan层、第三复合界面层、多量子阱有源层、p型外延层和接触层；

4、所述第一复合界面层包括依次层叠的第一alxga1-xn层、第一byga1-yn层和第一gan层；

5、第二复合界面层包括依次层叠的第二alxga1-xn层、第二byga1-yn层和第二gan层；

6、第三复合界面层包括依次层叠的第三alxga1-xn层、第三byga1-yn层和第三inzga1-zn层。

7、作为上述技术方案的改进，所述第一alxga1-xn层中x的取值范围为0.3-0.6，所述第二alxga1-xn层中x的取值范围为0.2-0.4，所述第三alxga1-xn层中x的取值范围为0.1-0.3。

8、作为上述技术方案的改进，所述第一byga1-yn层中y的取值范围为0.3-0.8，所述第二byga1-yn层中y的取值范围为0.1-0.3，所述第三byga1-yn层中y的取值范围为0.1-0.3。

9、作为上述技术方案的改进，所述第三inzga1-zn层中z的取值范围为0.1-0.2。

10、作为上述技术方案的改进，所述第一alxga1-xn层、第一byga1-yn层和第一gan层为非掺杂层；

11、所述第二alxga1-xn层、第二byga1-yn层和第二gan层为n型掺杂层；

12、所述第三alxga1-xn层和第三byga1-yn层为n型掺杂层，所述第三inzga1-zn层为非掺杂层。

13、作为上述技术方案的改进，所述第二alxga1-xn层的掺杂浓度为2×1016-6×1016cm-3，所述第二byga1-yn层的掺杂浓度为2×1016-6×1016cm-3，所述第二gan层的掺杂浓度为5×1017-1×1018cm-3；

14、所述第三alxga1-xn层的掺杂浓度为2×1017-6×1017cm-3，所述第三byga1-yn层的掺杂浓度为1×1016-3×1016cm-3。

15、作为上述技术方案的改进，所述第一alxga1-xn层的厚度为5-10nm，第一byga1-yn层的厚度为3-6nm，第一gan层的厚度为20-60nm；

16、所述第二alxga1-xn层的厚度为50-100nm，第二byga1-yn层的厚度为50-100nm，第二gan层的厚度为100-200nm；

17、所述第三alxga1-xn层的厚度为20-60nm，第三byga1-yn层的厚度为20-60nm，第三inzga1-zn层的厚度为10-30nm。

18、相应的，本发明还提供了一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备上述的发光二极管外延片，包括以下步骤：

19、提供一衬底，在所述衬底上依次生长缓冲层、第一复合界面层、本征gan层、u型gan层、第二复合界面层、n型gan层、第三复合界面层、多量子阱有源层、p型外延层和接触层；

20、其中，所述第一复合界面层包括依次层叠的第一alxga1-xn层、第一byga1-yn层和第一gan层；

21、第二复合界面层包括依次层叠的第二alxga1-xn层、第二byga1-yn层和第二gan层；

22、第三复合界面层包括依次层叠的第三alxga1-xn层、第三byga1-yn层和第三inzga1-zn层。

23、作为上述技术方案的改进，

24、所述第一复合界面层的生长温度为800-900℃，生长压力为100-200torr；

25、所述第二复合界面层的生长温度为1000-1150℃，生长压力为100-150torr；

26、所述第三界面复合层的生长温度为850-1050℃，生长压力为100-150torr。

27、相应的，本发明还提供了一种发光二极管，所述发光二极管包括上述的发光二极管外延片。

28、实施本发明实施例，具有如下有益效果：

29、本发明提供的发光二极管外延片，分别在缓冲层和本征gan层之间、u型gan层和n型gan层之间、n型gan层和多量子阱有源层之间生长第一复合界面层、第二复合界面层和第三复合界面层。其中，第一复合界面层可以缓解缓冲层与本征gan层之间的晶格失配，降低位错；第二复合界面层既可以为电子的迁移提供通道，又能降低缺陷的密度，减少漏电通道，提升抗静电的能力；第三复合界面层可以在增加电子和空穴的复合概率的同时提前释放应力，减少有源区内的失配应力，综合提升发光效率和抗静电能力。

技术特征：

1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、第一复合界面层、本征gan层、u型gan层、第二复合界面层、n型gan层、第三复合界面层、多量子阱有源层、p型外延层和接触层；

2.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一alxga1-xn层中x的取值范围为0.3-0.6，所述第二alxga1-xn层中x的取值范围为0.2-0.4，所述第三alxga1-xn层中x的取值范围为0.1-0.3。

3.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一byga1-yn层中y的取值范围为0.3-0.8，所述第二byga1-yn层中y的取值范围为0.1-0.3，所述第三byga1-yn层中y的取值范围为0.1-0.3。

4.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第三inzga1-zn层中z的取值范围为0.1-0.2。

5.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一alxga1-xn层、第一byga1-yn层和第一gan层为非掺杂层；

6.如权利要求5所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二alxga1-xn层的掺杂浓度为2×1016-6×1016cm-3，所述第二byga1-yn层的掺杂浓度为2×1016-6×1016cm-3，所述第二gan层的掺杂浓度为5×1017-1×1018cm-3；

7.如权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一alxga1-xn层的厚度为5-10nm，第一byga1-yn层的厚度为3-6nm，第一gan层的厚度为20-60nm；

8.一种发光二极管外延片的制备方法，用于制备如权利要求1-7任一项所述的发光二极管外延片，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，

10.一种发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括如权利要求1-7中任一项所述的发光二极管外延片。

技术总结
本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法、发光二极管，所述发光二极管外延片包括衬底，及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、第一复合界面层、本征GaN层、U型GaN层、第二复合界面层、N型GaN层、第三复合界面层、多量子阱有源层、P型外延层和接触层；所述第一复合界面层包括依次层叠的第一Al<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1‑x</subgt;N层、第一B<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1‑</subgt;<subgt;y</subgt;N层和第一GaN层；第二复合界面层包括依次层叠的第二Al<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1‑x</subgt;N层、第二B<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1‑y</subgt;N层和第二GaN层；第三复合界面层包括依次层叠的第三Al<subgt;x</subgt;Ga<subgt;1‑x</subgt;N层、第三B<subgt;y</subgt;Ga<subgt;1‑y</subgt;N层和第三In<subgt;z</subgt;Ga<subgt;1‑z</subgt;N层。实施本发明，能够提高发光二极管的发光效率和抗静电能力。

技术研发人员：印从飞,张彩霞,刘春杨,胡加辉,金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14