一種發光二極管外延片及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體光電技術領域，特別涉及一種發光二極管外延片及其制作方法。
【背景技術】
[0002]LED (Light Emitting D1des，半導體發光二極管)因具有節能環保、可靠性高、使用壽命長等優點而受到廣泛的關注，近年來在背景光源和顯示屏領域大放異彩，并且開始向民用照明市場進軍。因此，增加LED的發光效率和提高LED的抗靜電能力顯得尤為關鍵。
[0003]現有技術中，存在一種發光二極管外延片，包括依次層疊的襯底、低溫緩沖層、三維成核層、二維緩沖恢復層、本征氮化鎵層、η型層、多量子阱層、低溫P型層、電子阻擋層、高溫P型層以及P型接觸層，該外延片一般使用MOCVD (Metal-organic Chemical VaporDeposit1n，金屬有機化合物化學氣相淀積)方式成長，多量子阱層中生長GaN量子阱層時會摻雜部分In ;由于GaN量子阱層中的In成份對于溫度十分敏感，過高的溫度容易使In成分從GaN晶體中析出，從而使多量子阱層活性降低，所以通常在生長完量子阱層的時候會生產一層低溫P型層，在提供空穴的同時保護多量子阱層不受高溫破壞。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:
[0005]低溫P型層的生長溫度過低，容易導致低溫P型層本身的晶體質量較差存在缺陷，進而使得外延片的缺陷密度大，發光效率降低，抗靜電能力變差。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片及其制作方法，技術方案如下:
[0007]一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，所述發光二極管外延片包括襯底以及依次層疊在所述襯底上的低溫緩沖層、三維成核層、二維緩沖恢復層、本征氮化鎵層、η型層、多量子阱層、電子阻擋層、P型層以及P型接觸層，所述P型層為超晶格結構，所述超晶格結構由低溫P型層和高溫P型層交替層疊而成。
[0008]進一步地，所述η型層和所述多量子阱層之間設置有不發光前量子阱層。
[0009]進一步地，所述不發光前量子講層由5?11個周期的InGaN和GaN交替層疊而成。
[0010]進一步地，所述高溫P型層和所述低溫P型層中均摻雜有Mg，Mg的摻雜濃度為I X 118?lX102Clcm_3。
[0011]進一步地，從所述P型層的靠近電子阻擋層的一側到所述P型層的靠近P型接觸層的一側，Mg的摻雜濃度為由大變小再由小變大。
[0012]進一步地，所述低溫P型層中摻雜有In或Al。
[0013]進一步地，所述In的摻雜濃度為lX102cm_3，所述Al的摻雜濃度為5X104cm_3。
[0014]進一步地，所述低溫P型層的生長溫度為600?800°C，所述高溫p型層的生長溫度為 800 ?1000Co
[0015]進一步地，所述低溫P型層的厚度為2?10nm，所述高溫p型層的厚度為5?50nm，所述P型層的厚度為50?200nm。
[0016]另一方面，本發明實施例還提供了一種發光二極管外延片的制作方法，所述制作方法包括:
[0017]提供一襯底，并將所述襯底放入MOV⑶系統中進行高溫熱處理；
[0018]在處理好的所述襯底上依次生長低溫緩沖層、三維成核層、二維緩沖恢復層、本征氮化鎵層、η型層、多量子阱層以及電子阻擋層；
[0019]在所述電子阻擋層上生長P型層，所述P型層為低溫P型層和高溫P型層交替層萱而成的超晶格結構；
[0020]在所述P型層上生長P型接觸層，外延片生長結束；
[0021]在氮氣氣氛中對外延片退火處理。
[0022]本發明實施例提供的技術方案的有益效果是:
[0023]通過交替層疊生長低溫P型層和高溫P型層得到超晶格結構的P型層，生長一層低溫P型層后再迅速生長一層高溫P型層，高溫P型層較高的溫度可以對低溫P型層的低溫缺陷進行修復；生長一層高P型層后再迅速生長一層低溫P型層，低溫P型層較低的溫度又可以防止高溫P型層持續的高溫破壞多量子阱層的活性；超晶格結構的P型層內的層與層之間形成勢皇差異，有利于提高空穴的擴展效果，使得外延片的抗靜電能力得到提升。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1是本發明實施例1提供的一種發光二極管外延片的結構圖；
[0026]圖2是本發明實施例2提供的一種發光二極管外延片的制作方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]參見圖1，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，該外延片包括襯底11以及依次層疊在襯底11上的低溫緩沖層12、三維成核層13、二維緩沖恢復層14、本征氮化鎵層15、η型層16、多量子阱層17a、電子阻擋層18、p型層19以及p型接觸層20，p型層19為超晶格結構，該超晶格結構由低溫P型層19a和高溫P型層19b交替層疊而成。
[0030]具體地，本實施例中，襯底11可以為藍寶石襯底；低溫緩沖層12可以為GaN層，該低溫緩沖層12的生長溫度為400?600°C，生長壓力為100?300torr，厚度為15?35nm ；三維成核層13可以為GaN層，該三維成核層13的生長溫度為1000?1100°C，生長壓力為100?500torr，厚度為100?500nm ;二維緩沖恢復層14可以為GaN層，該二維緩沖恢復層14的生長溫度為1000?1200°C，生長壓力為100?500torr，厚度為500?800nm ;本征氮化鎵層15不摻雜，可以為GaN層，該本征氮化鎵層15的生長溫度為1000?1200°C、生長壓力為100?500torr，厚度為800?1200nm ；n型層16可以為η型摻雜的GaN層，該η型層16的生長溫度為1000?1200 °C，壓力為100?500torr，厚度為I?3μπι，η型摻雜可以為Si摻雜，Si的摻雜濃度為I X 118?lX102°cm_3;多量子阱層17a可以由5?11個周期的InGaN量子阱層和GaN量子皇層交替層疊而成，其中，InGaN量子阱層的厚度可以為3nm，生長溫度為720?829°C，GaN量子皇層的厚度為9?20nm，生長溫度為850?9590C ;電子阻擋層18可以為P型AlyGa1J層，其中，0.l〈y〈0.5，該電子阻擋層18的生長溫度為850?950°C，壓力為100?500torr，厚度為50?150nm ；p型接觸層20的生長溫度為850?1050°C，生長壓力為100?300torr，厚度為10?lOOnm。
[0031]本實施例中，P型層19為由5?20個周期的低溫P型層19a和高溫p型層19b交替層疊而成的超晶格結構，其中，低溫P型層19a的生長壓力為200Torr?600Torr，生長溫度為600?800°C，生長速率為0.2?0.6nm/sec之間，厚度為2?1nm ;高溫p型層19b的生長壓力為200Torr?600Torr，生長溫度為800?1000°C，生長速率為0.2?0.6nm/sec，厚度為5?50nm ；p型層19的總厚度可以為50?200nm。
[0032]其中，上述P型層19的生長溫度區間是一個優選范圍，對于低溫P型層19a和高溫P型層19b來說，兩者的生長溫度低于各自溫度區間最小值時，晶體質量會降低，缺陷態會增多，MQW開出的V-pits也會進一步放大；當兩者的生長溫度高于各自的溫度區間最大值時，會導致P型層和MQW之間的溫差拉大從而烘烤到MQW，這樣會使得MQW中的In組分析出，影響外觀和發光率。
[0033]進一步地，η型層16和多量子阱層17a之間設置有不發光前量子阱層17b。其中，不發光前量子阱層17b可以由5?11個周期的InGaN和GaN交替層疊而成。
[0034]具體地，襯底11和初始制備的幾層外延層之間存在較大的晶格失配，從而導致應力的產生，不發光前量子阱層17b能夠將這些晶格失配產生的應力釋放，使應力不影響后續發光的多量子阱層17a的生長；同時，由于二極管中電子的濃度要大于空穴的濃度，且電子的有效質量小于空穴，所以電子在傳輸中的速度要遠大于空穴，不發光前量子阱層17b有減緩電子傳輸速度作用，可以盡可能地將電子限制在多量子阱層17a中與空穴復合，防止電子溢流到P型層19。
[0035]其中，不發光前量子阱層中的GaN可以進行摻雜，例如摻雜Al、In等元素，設置InGaN和GaN交替成長5?11個周期，周期數低于該范圍時，容易出現電子溢流，周期數高于該范圍時，會導致二極管的工作電壓升高，同時也會導致空穴的傳輸距離變遠，降低二極管的發光效率。
[0036]進一步地，本實施例中，高溫P型層19b和低溫P型層19a中可以摻雜有Mg，且Mg的摻雜濃度為I X 118?lX102°cm_3，其中，P型層19的各層中Mg的摻雜