[发明专利]一种发光二极管的外延片及其制备方法

说明书

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的外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是利用半导体的PN结电致发光原理制成的一种半导体发光器件。外延片是发光二极管制备过程中的初级成品。

现有的外延片包括蓝宝石衬底以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层。其中，多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，多个量子阱和多个量子垒交替层叠设置，量子阱为铟镓氮层，量子垒为氮化镓层。当注入电流时，N型氮化镓层提供的电子和P型氮化镓层提供的空穴注入多量子阱层复合发光。

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：

若量子阱采用较优的温度(750～850℃)生长，则量子阱的生长质量较好，但同时会造成铟的析出，量子阱中铟组分的含量降低。为了保障量子阱的发光，量子阱中铟组分的含量需要在设定范围内，因此通常采用比较优的温度低50℃的温度生长量子阱，但这样会造成量子阱的生长质量较差，导致缺陷产生，缺陷又造成量子阱的界面发生变化，界面极化较大，影响量子阱中电子和空穴的复合，导致发光二极管的发光效率较低。

发明内容

为了解决现有技术发光二极管的发光效率较低的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片及其制备方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、缓冲层、未掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、电子阻挡层和P型氮化镓层，所述缓冲层、所述未掺杂氮化镓层和所述N型氮化镓层依次层叠在所述衬底上，所述P型氮化镓层层叠在所述电子阻挡层上，所述多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒交替层叠设置，所述N型氮化镓层的第一表面具有多个凸块，所述第一表面为所述N型氮化镓层与所述未掺杂氮化镓层接触的表面的相反表面，各个所述凸块垂直于所述N型氮化镓层的层叠方向的截面面积沿所述N型氮化镓层的层叠方向逐渐减小，各个所述凸块的高度小于所述N型氮化镓层的厚度，所述多量子阱层层叠在所述多个凸块之间的N型氮化镓层上，所述多量子阱层的厚度等于各个所述凸块的高度，所述电子阻挡层层叠在所述多量子阱层和所述多个凸块上。

可选的，所述多个凸块呈阵列分布在所述第一表面上。

优选地，相邻两个所述凸块的形心之间的距离的整数倍等于芯片的尺寸。

更优选地，相邻两个所述凸块的形心之间的距离为4mil、5mil或者0.1mm。

可选的，各个所述凸块的高度为20nm～200nm。

可选的，各个所述凸块为圆锥或棱锥。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：

在衬底上依次生长缓冲层、未掺杂氮化镓层和N型氮化镓层；

在所述N型氮化镓层的第一表面上形成多个凸块，所述第一表面为所述N型氮化镓层与所述未掺杂氮化镓层接触的表面的相反表面，各个所述凸块垂直于所述N型氮化镓层的层叠方向的截面面积沿所述N型氮化镓层的层叠方向逐渐减小，各个所述凸块的高度小于所述N型氮化镓层的厚度；

在所述多个凸块之间的N型氮化镓层上生长多量子阱层，所述多量子阱层的厚度等于各个所述凸块的高度，所述多量子阱层包括多个量子阱和多个量子垒，所述多个量子阱和所述多个量子垒交替层叠设置；

在所述多量子阱层和所述多个凸块上生长电子阻挡层；

在所述电子阻挡层上生长P型氮化镓层。

可选地，所述在所述N型氮化镓层的第一表面上形成多个凸块，包括：

采用光刻技术在所述N型氮化镓层的第一表面上所述多个凸块所在位置形成光刻胶；

干法刻蚀或者湿法腐蚀所述光刻胶之间的N型氮化镓层，在所述N型氮化镓层的第一表面上形成多个凸块；

去除所述光刻胶。

优选地，所述光刻胶的厚度为20nm～200nm。

优选地，所述各个所述凸块的高度为20nm～200nm。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：