[发明专利]一种发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述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低温缓冲层、高温缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述高温缓冲层包括依次层叠的(2*n+1)个子层，n为正整数，每个所述子层为P型掺杂的氮化镓层，所述(2*n+1)个子层中P型掺杂剂的掺杂浓度沿所述高温缓冲层的层叠方向逐层降低，相邻两个所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度相差一个数量级，第(n+1)个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度的数量级与未掺杂的氮化镓层中电子浓度的数量级相同。本发明可以对N型氮化镓层中扩散的电子进行有效的阻挡，提高LED的可靠性。

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)是高效、环保、绿色的新一代固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点，正在迅速而广泛地得到应用。LED的核心部分是芯片，芯片包括外延片和设置在外延片上的电极。

目前外延片的材料主要是氮化镓，这是一种宽禁带的半导体材料(禁带宽度约为3.4eV)，可以产生蓝光，产生的蓝光经过黄光荧光粉即可得到白光，因此氮化镓基LED外延片自20世纪90年代由日本科学家开发成功以来，工艺技术不断进步，发光亮度不断提高，应用领域也越来越广。

现有的氮化镓基LED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、多量子阱层和P型氮化镓层。

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：

氮化镓材料在未掺杂的情况下会表现为N型，即呈现电子导电性，常温下电子浓度约为4*10¹⁶/cm³。对外延片通电之后，N型氮化镓层中高浓度(电子浓度为10¹⁹/cm³～10²¹/cm³)的电子，除了漂移到多量子阱层中与空穴进行复合发光之外，还会扩散到未掺杂氮化镓层中，进而扩散到缓冲层中，对缓冲层的晶体结构造成冲击。

由于缓冲层在低温(生长温度为500℃～600℃)下生长形成，晶体质量较差，因此电子扩散到缓冲层造成的冲击会破坏缓冲层的晶体结构。而晶体结构破坏之后产生的缺陷会在温度的促进下快速延伸，导致LED的可靠性出现问题，影响LED的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术电子扩散到缓冲层造成的冲击破坏缓冲层的晶体结构的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管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外延片，所述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低温缓冲层、高温缓冲层、N型氮化镓层、多量子阱层和P型氮化镓层，所述高温缓冲层包括依次层叠的(2*n+1)个子层，n为正整数，每个所述子层为P型掺杂的氮化镓层，所述(2*n+1)个子层中P型掺杂剂的掺杂浓度沿所述高温缓冲层的层叠方向逐层降低，相邻两个所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度相差一个数量级，第(n+1)个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度的数量级与未掺杂的氮化镓层中电子浓度的数量级相同。

可选地，第1个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度沿所述高温缓冲层的层叠方向逐渐升高。

优选地，第1个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度的最小值等于0。

优选地，第1个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度的最小值等于第2个层叠的所述子层中P型掺杂剂的掺杂浓度。

优选地，所述(2*n+1)个子层中第1个层叠的所述子层的厚度最大。