一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法
【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備方法，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、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子壘層，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。本發(fā)明通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導(dǎo)電率，有利于設(shè)置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展，特別適用于背光上。
【專利說明】
一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法
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備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)作為一種高效、綠色環(huán)保的新型固態(tài)照明光源，具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高及使用功耗低等優(yōu)點(diǎn)，在照明領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時LED在手機(jī)、顯示屏等背光方面的應(yīng)用也愈來愈熱門。
[0003]現(xiàn)有的LED外延片包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層。
[0004]在實(shí)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]應(yīng)用在背光上的LED芯片是細(xì)長型的，現(xiàn)有LED外延片制作的LED芯片的橫向擴(kuò)展能力較差，應(yīng)用在背光上的發(fā)光效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)橫向擴(kuò)展能力較差、應(yīng)用在背光上的發(fā)光效率較低的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實(shí)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、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0008]可選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為118Cnf3?102()cm—3。
[0009 ]優(yōu)選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為5* I O19Cnf3。
[0010]可選地，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nm。
[0011]優(yōu)選地，所述N型接觸層的厚度為5nm。
[0012]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，所述制備方法包括:
[0013]提供一襯底；
[0014]在所述襯底上生長未摻雜GaN層；
[0015]在所述未摻雜GaN層上生長N型GaN層；
[0016]在所述N型GaN層上生長多量子阱層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層；
[0017]在所述多量子阱層上生長P型GaN層；
[0018]在所述P型GaN層上生長N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0019]可選地，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為20sccm?140sccm。
[0020]優(yōu)選地，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為70sccm。
[0021]可選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為118Cnf3?102<3cm—3。
[0022]可選地，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nm。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0024]通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導(dǎo)電率，有利于設(shè)置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展，特別適用于背光上。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例二提供的一種發(fā)光二極管外延片的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例一
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片，適用于藍(lán)綠光的GaN基LED，參見圖1，該發(fā)光二極管外延片包括襯底100、以及依次層疊在襯底100上的未摻雜GaN層101、N型GaN層102、多量子阱層103、P型GaN層104、N型接觸層105，多量子阱層104包括交替層疊的InGaN量子阱層103a和GaN量子皇層103b，N型接觸層105為摻雜Si的GaN層。
[0031]可以理解地，N型接觸層中的載流子為電子，電子的迀移率遠(yuǎn)高于空穴，降低了電阻，增大導(dǎo)電率，有利于設(shè)置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展，使得發(fā)光均勻性得到質(zhì)的改善，大大提高發(fā)光效率。
[0032]在本實(shí)施例中，InGaN量子阱層103a和GaN量子皇層103b的層數(shù)均為6，以與N型接觸層配合，提高電流的橫向擴(kuò)展能力，改善發(fā)光均勻性，提高發(fā)光效率。
[0033]具體地，襯底100可以為藍(lán)寶石襯底，也可以為其它襯底，如Si襯底、SiC襯底等。
[0034]可選地，未摻雜GaN層101的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0035]優(yōu)選地，未摻雜GaN層101的厚度可以為2μπι。
[0036]可選地，N型GaN層102的厚度可以為]^111?441]1。
[0037]優(yōu)選地，N型GaN層102的厚度可以為2μπι。
[0038]可選地，InGaN量子講層103a的厚度可以為2.8nm?3.8nm。
[0039]優(yōu)選地，InGaN量子講層103a的厚度可以為3nm?3.5nm。
[0040]可選地，GaN量子皇層103b的厚度可以為6nm?20nm。
[0041 ] 優(yōu)選地，GaN量子皇層103b的厚度可以為8nm?15nm。
[0042]可選地，P型GaN層104的厚度可以為10nm?500nm。
[0043]優(yōu)選地，P型GaN層104的厚度可以為200nm。
[0044]可選地，N型接觸層105中載流子的濃度可以為118Cnf3?lO'm—3。當(dāng)N型接觸層105中載流子的濃度小于118Cnf3時，無法有效提高P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展能力；當(dāng)N型接觸層105中載流子的濃度大于102()Cm—3時，會影響P型GaN層向多量子阱層注入空穴。
[0045]優(yōu)選地，N型接觸層105中載流子的濃度可以為5*1019cm—3。
[0046]可選地，N型接觸層105的厚度可以為Inm?20nm。當(dāng)N型接觸層105的厚度小于Inm或者大于20nm時，均無法有效提高P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展能力。
[0047]優(yōu)選地，N型接觸層105的厚度可以為5nm。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導(dǎo)電率，有利于設(shè)置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展，特別適用于背光上。
[0049]實(shí)施例二
[0050]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管外延片的制備方法，適用于制備如實(shí)施例一提供的發(fā)光二極管外延片，參見圖2，該制備方法包括:
[0051 ]步驟200:提供一襯底。
[0052]在本實(shí)施例中，襯底可以為藍(lán)寶石襯底，也可以為其它襯底，如Si襯底、SiC襯底等。
[0053]具體地，該步驟200可以包括:
[0054]將放置在石墨盤中襯底送入反應(yīng)腔中，并加熱反應(yīng)腔至1000?1100°C，增大反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)至500torr，對襯底進(jìn)行5min的預(yù)處理。
[0055]步驟201:在襯底上生長未摻雜GaN層。
[0056]可選地，未摻雜GaN層的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0057]優(yōu)選地，未摻雜GaN層的厚度可以為2μηι。
[0058]具體地，該步驟201可以包括:
[0059]加熱反應(yīng)腔至1100?1200°C，降低反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)至200torr，在襯底上生長一層I?4μηι(優(yōu)選2μηι)厚的未摻雜GaN層。
[0060]步驟202:在未摻雜GaN層上生長N型GaN層。
[0061 ] 可選地，N型GaN層的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0062]優(yōu)選地，N型GaN層的厚度可以為2μπι。
[0063]具體地，該步驟202可以包括:
[0064]保持反應(yīng)腔內(nèi)溫度為1100?1200°C，保持反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)為200torr，在未摻雜GaN層上生長一層I?4μπι(優(yōu)選2μπι)厚摻Si的N型GaN層。
[0065]步驟203:在N型GaN層上生長多量子阱層。
[0066]在本實(shí)施例中，多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層。
[0067 ] 可選地，InGaN量子講層的厚度可以為2.8nm?3.8nm。
[0068]優(yōu)選地，InGaN量子講層的厚度可以為3nm?3.5nm。
[0069]可選地，GaN量子皇層的厚度可以為6nm?20nm。
[0070]優(yōu)選地，GaN量子皇層的厚度可以為8nm?15nm。
[0071]具體地，該步驟203可以包括:
[0072]保持反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)為200torr，同時降低反應(yīng)腔內(nèi)溫度，在N型GaN層上生長一層多量子阱層，多量子阱層包括交替生長的6個InGaN量子阱層和6個與InGaN量子皇層，其中，InGaN量子阱層的厚度為2.8?3.8nm(優(yōu)選為3?3.5nm)，生長溫度為750?780°C ； GaN量子皇層的厚度為6nm?20nm(優(yōu)選為8?15nm)，生長溫度為900°C。
[0073]步驟204:在多量子阱層上生長P型GaN層。
[0074]可選地，P型GaN層的厚度可以為10nm?500nm。
[0075]優(yōu)選地，P型GaN層的厚度可以為200nmo
[0076]具體地，該步驟204可以包括:
[0077]加熱反應(yīng)腔至940?970°C，反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)保持為200torr，在多量子阱區(qū)層上生長一層100?500nm(優(yōu)選200nm)厚的慘Mg的P型GaN層。
[0078]步驟205:在P型GaN層上生長N型接觸層。
[0079]在本實(shí)施例中，N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0080]可選地，N型接觸層生長時通入的Si流量可以為20sccm?140sccm。
[0081 ] 優(yōu)選地，N型接觸層生長時通入的Si流量可以為70sccm。
[0082 ]可選地，N型接觸層中載流子的濃度可以為I O18Cnf3?102Qcnf3。
[0083 ]優(yōu)選地，N型接觸層中載流子的濃度可以為5* I O19Cnf3。
[0084]可選地，N型接觸層的厚度可以為Inm?20nm。
[0085]優(yōu)選地，N型接觸層的厚度可以為5nm。
[0086]具體地，該步驟205可以包括:
[0087]保持反應(yīng)腔溫度940?970°C、反應(yīng)腔壓力200torr，生長GaN時摻Si量70sccm，生成載流子濃度為5*1019cm—3，厚度為5nm的N型接觸層。
[0088]本發(fā)明實(shí)施例通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導(dǎo)電率，有利于設(shè)置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴(kuò)展，特別適用于背光上。
[0089]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層，其特征在于，所述發(fā)光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的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N型接觸層中載流子的濃度為 118Cnf3 ?102Qcm—3。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N型接觸層中載流子的濃度為 5*1019cm—3。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的發(fā)光二極管外延片，其特征在于，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nmo5.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N型接觸層的厚度為5nm06.—種發(fā)光二極管外延片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 提供一襯底； 在所述襯底上生長未摻雜GaN層； 在所述未摻雜GaN層上生長N型GaN層； 在所述N型GaN層上生長多量子阱層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層； 在所述多量子阱層上生長P型GaN層； 在所述P型GaN層上生長N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為20sccm?140sccmo8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為70sccm。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層中載流子的濃度為 118Cnf3 ?102Qcm—3。10.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nmo
【文檔編號】H01L33/00GK105977355SQ201610302023
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】孫玉芹, 董彬忠, 王江波
【申請人】華燦光電股份有限公司