[发明专利]一种发光二极管外延片及其制作方法

说明书

本发明提供一种发光二极管外延片及其制作方法，所述发光二极管外延片包括：衬底、以及在衬底上依次层叠的低温成核层、未掺杂的u‑GaN层、插入层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层和P型GaN层；插入层包括在未掺杂的u‑GaN层上依次层叠的第一子层、第二子层及第三子层，第一子层为低温高压生长的Mg_xN层，第二子层包括周期性交替层叠的高压生长的GaN层和低压生长的Al_yGa_1‑yN层，第三子层为高温低压生长的Al_zGa_1‑zN层。本发明解决了现有外延片缺陷多及表面平整度下降的问题。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。

背景技术

目前，GaN基发光二极管已经大量应用于固态照明领域以及显示领域，吸引着越来越多的人关注。GaN基发光二极管已经实现工业化生产、在背光源、照明、景观灯等方面都有应用。

GaN在衬底上生长时，会产生较大的热应力和晶格失配，导致外延片翘曲度很大。尤其是在高温生长完未掺杂的u-GaN层后，接着高温生长掺杂Si的N型GaN层时，累积应力很大，翘曲度达到了非常大的值，导致Si掺入困难，造成外延片边缘容易发生表面雾化和裂纹等缺陷。但由于高温有利于原子迁移率提升，为了提升GaN的晶格质量，所以未掺杂的u-GaN和N型掺杂GaN都需要在1100-1150℃的高温下生长。高温会增加外延片应力，翘曲变大，导致N型掺杂不容易掺入，且外延片边缘容易出现表面雾化或裂纹等缺陷。

现有研究在不掺杂的u-GaN和N型掺杂GaN中间增加低温ALGaN层，来缓解底层翘曲，但是低温ALGaN层晶格质量很差，会引入新的缺陷，会造成外延片抗静电能力变差，缺陷增多，表面平整度下降，边缘表面容易出现雾化现象等问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种发光二极管外延片及其制作方法，以从根本上解决现有外延片缺陷多及表面平整度下降的问题。

根据本发明实施例的一种发光二极管外延片，包括：

衬底、以及在所述衬底上依次层叠的低温成核层、未掺杂的u-GaN层、插入层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型电子阻挡层和P型GaN层；

所述插入层包括在所述未掺杂的u-GaN层上依次层叠的第一子层、第二子层及第三子层，所述第一子层为低温高压生长的Mg_xN层，所述第二子层包括周期性交替层叠的高压生长的GaN层和低压生长的Al_yGa_1-yN层，所述第三子层为高温低压生长的Al_zGa_1-zN层。

另外，根据本发明上述实施例的一种发光二极管外延片，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在所述第一子层中，所述Mg_xN层中的x取值范围为：0.1≤x≤0.3，所述第一子层的厚度为3-10nm；

在所述第二子层中，所述Al_yGa_1-yN层中的y取值范围为：0.05≤y≤0.2，所述第二子层的总厚度为0.5-1um，所述第二子层中的GaN层和Al_yGa_1-yN层交替层叠的周期数为3-20；

在所述第三子层中，所述Al_zGa_1-zN层中的z取值范围为：0.1≤z≤0.3，所述第三子层的厚度为0.3-0.5um。

进一步地，所述应力释放层包括周期性交替层叠的GaN层和InGaN层，且交替层叠的周期数为3-8，所述应力释放层的总厚度为50-300nm，所述应力释放层中InGaN层的In组分所占摩尔比例为10％-20％。