高亮度發光二極管外延片及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及發光二極管(英文Light Emitting D1de，簡稱LED)領域，特別涉及一種高亮度發光二極管外延片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]LED作為一種高效、綠色環保的新型固態照明光源，具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高及使用功耗低等優點，因而在照明領域得到了廣泛的應用，同時LED在手機、顯示屏等背光方面的應用也愈來愈熱門。現有的GaN基LED芯片結構包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層等。
[0003]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:
[0004]由于應用在背光上的發光二極管芯片的特點是細長型的，該特性決定其橫向電流擴展能力比其它類型應用的芯片要差很多，所以如何提高背光芯片的橫向擴展能力以改善發光分布的均勻性迫在眉睫。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種高亮度發光二極管外延片及其制備方法。所述技術方案如下:
[0006]第一方面，本發明實施例提供了一種高亮度發光二極管外延片，所述高亮度發光二極管外延片包括:襯底，以及依次覆蓋在所述襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層；
[0007]所述N型GaN層包括依次覆蓋在所述u型GaN層上的第一 N型GaN子層、第二 N型GaN子層和第三N型GaN子層，其中，所述高亮度發光二極管外延片的臺階面位于所述第二 N型GaN子層上，所述第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向所述GaN中通入Si源進行摻雜。
[0008]在本發明實施例的一種實現方式中，所述第一N型GaN子層、所述第二N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。
[0009]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述第一N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的慘Si量ml為:50sccm < ml < 80sccm，所述第二N型GaN子層的慘Si量m2為:10sccm < m2<160sccmo
[0010]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm < d < 30nm。
[0011]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0012]第二方面，本發明實施例還提供了一種高亮度發光二極管外延片制備方法，所述方法包括:
[0013]提供一襯底；
[0014]在所述襯底上生長u型GaN層；
[0015]在所述U型GaN層上生長N型GaN層，所述N型GaN層包括依次覆蓋在所述u型GaN層上的第一 N型GaN子層、第二 N型GaN子層和第三N型GaN子層，其中，所述高亮度發光二極管外延片的臺階面位于所述第二 N型GaN子層上，所述第二 N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向所述GaN中通入Si源進行摻雜；
[0016]在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層；
[0017]在所述多量子阱有源層上生長P型GaN層。
[0018]在本發明實施例的一種實現方式中，所述第一N型GaN子層、所述第二N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。
[0019]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述第一N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的慘Si量ml為:50sccm < ml < 80sccm，所述第二N型GaN子層的慘Si量m2為:10sccm < m2<160sccmo
[0020]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm < d < 30nm。
[0021]在本發明實施例的另一種實現方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0022]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0023]本發明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層以及P型GaN層，其中，第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，且每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進行摻雜，這種方式生長出的第二N型GaN子層的載流子濃度較高，因而橫向電阻較小，另外發光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層上，所以電流由N電極傳輸下來時橫向擴展較為容易，S卩N型GaN層的電流橫向擴展能力到明顯的改善，使得發光二極管的發光均勻性得到改善，大大提高發光二極管的亮度。
【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是本發明實施例提供的高亮度發光二極管外延片的結構示意圖；
[0026]圖2是本發明實施例提供的高亮度發光二極管外延片制備方法的流程圖。
【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]圖1是本發明實施例提供的一種高亮度發光二極管外延片的結構示意圖，適用于藍綠光波的GaN基LED，參見圖1，該高亮度發光二極管外延片包括:襯底100，以及依次覆蓋在襯底100上的u型GaN層101、N型GaN層102、多量子阱有源層103以及P型GaN層104，該多量子阱有源層103包括:交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層。
[0029]其中，P^^GaN層102包括依次覆蓋在u型GaN層101上的第一N型GaN子層112、第二N型GaN子層122和第三N型GaN子層132，其中，高亮度發光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層122上，第二N型GaN子層122采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進行摻雜。
[0030]在該發光二極管外延片中，第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，且每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進行摻雜，這種方式生長出的第二N型GaN子層的載流子濃度較高，因而橫向電阻較小，另外發光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層上，所以電流由N電極傳輸下來時橫向擴展較為容易，S卩N型GaN層的電流橫向擴展能力到明顯的改善，使得發光二極管的發光均勻性得到改善，大大提高發光二極管的亮度。
[0031 ] 可選地，第一 N型GaN子層112、第二 N型GaN子層122和第三N型GaN子層132的厚度之和為 lum_3um。
[0032 ] 優選地，第一 N型GaN子層112、第二 N型GaN子層122和第三N型GaN子層132的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。上述各層的厚度分配可以很好的配合芯片的刻蝕深度(如1.3um)，保證N電極能夠刻蝕在第二N型GaN子層122上，從而實現電流橫向擴展能力的提升。
[0033]可選地，第一N型GaN子層112和第三N型GaN子層132的摻Si量ml為:50sccm<ml <80sccm，第二N型GaN子層122的摻Si量m2為:10sccm < m2 < 160sccm。采用上述摻雜Si的量，既可以避免由于摻Si量太小引起的電壓高、亮度低的負面效應，又可以避免由于摻Si量太大弓I起表面黑點的問題。
[0034]優選地，ml的優選值為70sccm，m2的優選值為140sccm，從而可提高載流子濃度、降低材料電阻、改善發光分布的均勻性。
[°035] 可選地，每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm< d < 30nm。采用上述厚度d，既可以避免由于厚度太小引起Vf高電壓過低，又可以避免由于厚度太大會引起表面黑點的問題。
[0036]優選地，GaN的厚度d為5nm。
[0037]其中，InGaN講層和GaN皇層的層數均為6。
[0038]進一步地，u型GaN層101的厚度為I?4μπι(優選2μπι)，Ν型GaN層102的厚度為I?4μπι(優選I.6μηι)，InGaN講層的厚度為2.8?3.8nm(優選為3?3.5nm)，GaN皇層的厚度為6nm?20nm(優選為8?15nm)層 104為 100?500nm(優選200nm)。
[0039]在本實施例中，襯底100包括但不限于藍寶石襯底。
[0040]本發明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層、P型AlGaN層以及P型GaN層，其中，第二N型GaN子層采用多個生長周期