[发明专利]一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法，属于半导体技术领域。所述外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的缓冲层、过渡层、未掺杂GaN层、N型电子提供层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层，过渡层包括N层Al_aIn_bGaN层和N+1层Al_xGaN层，0≤a＜1，0＜b＜1，0≤x＜1，所述Al_xGaN层和所述Al_aIn_bGaN层交替层叠，N为正整数。本发明有利于底层生长时的应力释放，可以改善外延片的翘曲度，减少破片率，同时降低外延片的位错和缺陷密度，改善晶体质量，提高空穴的注入效率和器件的发光效率，特别适用于大尺寸外延片的生产。

技术领域

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

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diodes，简称：LED)具有体积小、颜色丰富多彩、使用寿命长等优点，是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。

GaN是制作LED的理想材料，现有的GaN基LED外延片通常采用蓝宝石衬底，但是GaN和蓝宝石之间存在晶格失配，会造成LED外延片高密度缺陷、热膨胀系数大，产生的应力无法充分释放，外延片表面不平整，翘曲度较高。

随着近年来经济的不断发展和人力成本的不断提高，LED芯片厂商已经逐步朝大尺寸外延工艺(大于2英寸的外延片)发展，以提高生产效率和LED芯片产能(如6英寸外延片的芯片产能是4英寸外延片的2倍、3英寸外延片的3～4倍、2英寸外延片的8～9倍)，降低生产成本。大尺寸外延片相比传统的2英寸外延片，具有更高的翘曲度，破片率较高，严重制约了大尺寸外延技术的发展。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的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基发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型电子提供层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层，所述外延片还包括层叠在所述缓冲层和所述未掺杂GaN层之间的过渡层，所述过渡层包括N层Al_aIn_bGaN层和N+1层Al_xGaN层，0≤a＜1，0＜b＜1，0≤x＜1，所述Al_xGaN层和所述Al_aIn_bGaN层交替层叠，N为正整数。

可选地，所述多量子阱层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，所述InGaN量子阱层中In组分的含量大于所述Al_aIn_bGaN层中In组分的含量。

可选地，所述过渡层中所有所述Al_xGaN层中Al组分的含量沿所述外延片层的层叠方向线性增加或线性减少。

可选地，所述Al_aIn_bGaN层的厚度为10～500nm，所述Al_xGaN层的厚度为10～500nm。

可选地，所述过渡层的厚度小于或等于1.5μm。

另一方面，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法，所述生长方法包括：

升高温度将衬底在纯氢气气氛下进行热处理；

降低温度在所述衬底上生长缓冲层；