[发明专利]一种发光二极管的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的外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。外延片包括有源层等，有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，多个量子阱子层和多个量子垒子层交替层叠设置，多个量子垒子层沿外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；第一量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层，第二量子垒为掺有Si的铝镓氮层或者掺有Si的氮化镓层或者未掺杂的铝镓氮层或者未掺杂的氮化镓层，第三量子垒由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，第一量子垒中Si的掺杂浓度大于第二量子垒中Si的掺杂浓度。本发明在不降低光效的情况下有效降低正向工作电压。

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的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)具有成本低、节能环保、使用寿命长等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源等领域。

近年来，LED的光效越来越高，但是光效的提升都伴随着正向工作电压的升高。另外，为了解决LED内的蓝宝石衬底和GaN外延层之间的晶格失配，以及InGaN量子阱和GaN量子垒之间的晶格失配问题，需要在LED内增加缓冲层和应力释放层，但是新增的缓冲层和应力释放层又会进一步升高LED的正向工作电压。

目前，常用的降低LED的正向工作电压的方法是在LED内各层中增加Si的掺杂量，但是这种方法会造成电子和空穴的非辐射复合增多，带来降低光效的副作用，光效的提升效果有限。

发明内容

为了解决现有技术光效的提升效果有限的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管的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、非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、应力释放层、有源层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层，所述有源层包括多个量子阱子层和多个量子垒子层，所述多个量子阱子层和所述多个量子垒子层交替层叠设置，所述多个量子阱子层均为铟镓氮层，所述多个量子垒子层沿所述外延片的层叠方向依次属于第一量子垒、第二量子垒、第三量子垒；属于第一量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层为掺有Si的铝镓氮层、或者掺有Si的氮化镓层、或者未掺杂的铝镓氮层、或者未掺杂的氮化镓层，属于第三量子垒的每个所述量子垒子层由未掺杂的铝镓氮层和未掺杂的铟镓氮层组成，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度大于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度。

可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度，属于第二量子垒的每个所述量子垒子层的厚度小于属于第三量子垒的每个所述量子垒子层的厚度。

可选地，属于第二量子垒的所有所述量子垒子层分成掺有Si的部分和未掺杂的部分，沿所述外延片的层叠方向，所述掺有Si的部分位于所述未掺杂的部分的中间。

优选地，所述掺有Si的部分中Si的掺杂浓度沿所述外延片的层叠方向先线性增大再线性减小。

可选地，属于第一量子垒的每个所述量子垒子层中Si的掺杂浓度为2×10¹⁸～4×10¹⁸cm^-3。

可选地，所述量子垒子层的层数为6～18层。

优选地，属于第一量子垒的所有所述量子垒子层的层数为2～4层。

可选地，所述外延片还包括设置在所述N型氮化镓层和所述应力释放层之间的N型铝镓氮层。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；