[发明专利]一种发光二极管外延片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管外延片及其制造方法，属于半导体技术领域。发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、3D成核层、缓冲恢复层、N型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层；发光二极管外延片还包括设置在缓冲恢复层和N型层之间的插入层，插入层为AlN层。一方面，在GaN缓冲恢复层后插入一层AlN层，可以释放GaN缓冲恢复层内累积的压应力，提高GaN外延层的晶体质量。另一方面，AlN层可以使位错发生合并、转向或者使位错终止，阻挡底层缺陷向后延伸，提升多量子阱层的晶体质量，从而提升LED的内量子发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制造方法。

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。

外延片是LED中的主要构成部分，现有的GaN基LED外延片包括衬底和依次层叠在衬底上的缓冲层、3D成核层、缓冲恢复层、N型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层。其中，3D成核层通常在低温环境下生长而成，以实现其三维生长。

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GaN基LED外延片多采用蓝宝石衬底，蓝宝石衬底与GaN外延层之间存在较大的晶格适配和热失配，使得蓝宝石衬底与GaN外延层之间产生压应力，且随着GaN外延层的厚度增加，该压应力也会不断累积，导致生长出的GaN外延层的晶体质量差。同时3D成核层的生长温度较低，因此在3D成核层表面会产生大量的线缺陷以及螺旋位错，造成缓冲恢复层中存在大量缺陷，使电向缺陷处聚集，影响LED的发光效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制造方法，可以减小GaN外延层中的压应力，阻挡底层缺陷向上延伸，提高LED的发光效率。所述技术方案如下：

一方面，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缓冲层、3D成核层、缓冲恢复层、N型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层，

所述发光二极管外延片还包括插入层，所述插入层设置在所述缓冲恢复层和所述N型层之间，所述插入层为AlN层，所述缓冲恢复层为GaN层。

进一步地，所述插入层的厚度为10～30nm。

进一步地，所述插入层的厚度为20nm。

另一方面，本发明提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长缓冲层、3D成核层、缓冲恢复层；

在所述缓冲恢复层上生长插入层，所述插入层为AlN层；

在所述插入层上依次生长N型层、多量子阱层、低温P型层、电子阻挡层、高温P型层和P型接触层。

进一步地，所述插入层的厚度为10～30nm。

进一步地，所述插入层的厚度为20nm。

进一步地，所述插入层的生长温度为1000～1100℃。

进一步地，所述插入层的生长温度为1080℃。

进一步地，所述插入层的生长压力为50～200torr。

进一步地，所述插入层的生长压力为100torr。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：