[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其生长方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片及其生长方法，属于半导体技术领域。该GaN基发光二极管外延中的P型层在生长温度为900℃‑1000℃、生长压力为700torr‑760torr的环境下，由流量为50sccm‑1000sccm的三乙基镓TEGa生长而成，P型层包括依次层叠设置在多量子阱层上的第一子层和第二子层，第一子层和第二子层均为掺杂Mg的GaN子层，第一子层中的Mg的掺杂浓度不低于5×10¹⁹cm^‑3，第二子层中的Mg的掺杂浓度不低于5×10²⁰cm^‑3，P型层的厚度为2nm‑10nm。本发明中的P型层由两个Mg的掺杂浓度较高的子层组成，在高温高压的环境下，有助于Mg提供更多的空穴，仅需较薄的P型层即可替代传统的P型层和P型接触层，大大降低了P型层的厚度，使得P型层的吸光量减少，提升芯片的正面出光量和器件的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其生长方法。

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，提高芯片发光效率是LED不断追求的目标。

现有GaN基的LED的外延片主要包括生长在衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、P型层和P型接触层。其中，多量子阱层包括InGaN量子阱层和GaN量子垒层；P型层可细分为低温P型层、高温P型层和电子阻挡层。由于P型层的生长压力不会高于200torr，这种低压生长方式生长的P型层的晶体质量较差，衬底与外延片之间的晶格失配引起的缺陷密度，以及多量子阱层中的InGaN量子阱层和GaN量子垒层之间的晶格失配引起的缺陷密度，会在P型层中被进一步放大，从而增加N型层与P型层之间的漏电通道，NP层的电流扩展能力变弱，击穿点增加，LED的抗静电能力比较差，因此，为了保证LED的抗静电能力，通常会将P型层生长到较厚的厚度，例如不低于80nm。

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：

由于P型层具有吸光的特性，不低于80nm厚度的P型层会吸收比较多的光，使得发光二极管芯片的正面出光量减少，进而造成发光二极管的发光效率降低。

发明内容

为了解决现有技术中P型层厚度过厚会降低器件的发光效率的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其生长方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述GaN基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缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，

所述P型层在生长温度为900℃-1000℃、生长压力为700torr-760torr的环境下，由由流量为50sccm-1000sccm的三乙基镓TEGa生长而成，所述P型层包括依次层叠设置在所述多量子阱层上的第一子层和第二子层，所述第一子层和所述第二子层均为掺杂Mg的GaN子层，所述第一子层中的Mg的掺杂浓度不低于5×10¹⁹cm^-3，所述第二子层中的Mg的掺杂浓度不低于5×10²⁰cm^-3，所述P型层的厚度为2nm-10nm。

进一步地，所述N型层包括依次层叠设置在所述缓冲层上的N型GaN层和N型电流扩展层。

进一步地，所述N型GaN层中掺杂有Si，所述N型GaN层中Si的掺杂浓度为5×10¹⁸cm^-3。

进一步地，所述N型电流扩展层中掺杂有Si，所述N型电流扩展层中Si的掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-3。