一種led外延片及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電技術領域，特別涉及一種LED外延片及其制造方法。
【背景技術】
[0002]隨著LED (Light Emitting D1de，發光二極管)技術的不斷發展，LED憑借其節能環保、壽命長、光效高、體積小和反應速度快等特點，已廣泛應用于背光源、戶外大型顯示屏、照明、汽車、電腦和通訊電子等領域。
[0003]LED外延片通常包括不摻雜的GaN層、摻雜si的GaN層、應力釋放層、發光層、摻雜Mg的低溫GaN層、電子溢出阻擋層和摻雜Mg的高溫GaN層。具有上述結構的LED外延片的生長時間長，且該LED外延片中的電子溢出阻擋層是在純氮氣或純氫氣的氣氛，采用一步生長的方式生成的。如果在純氮氣的氣氛生長電子溢出阻擋層，能夠保證電子濃度，但會影響結晶質量以及對V型缺陷的阻斷作用；如果在純氫氣的氣氛下生長電子溢出阻擋層，能夠保證結晶質量，但會影響Mg的摻雜濃度，進而影響LED外延片的發光效率。
[0004]申請公布號為CN102569571A的中國專利申請公開了一種半導體發光二極管及其制造方法，屬于光電子技術領域。所述半導體發光二極管包括:依次層疊在襯底上的N型氮化鎵層、量子阱結構層、電子阻擋層和P型氮化鎵層，所述電子阻擋層包括至少一個第一鋁鎵氮層和至少一個第二鋁鎵氮層，所述第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層交替層疊布置，相鄰的第一鋁鎵氮層和第二鋁鎵氮層的鋁組分不同。所述方法包括:在襯底上依次生長N型氮化鎵層、量子阱結構層、電子阻擋層和P型氮化鎵層。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種LED外延片及其制造方法，以解決現有技術中LED外延片的發光效率差的缺陷。
[0006]本發明提供了一種LED外延片，包括:第一電子溢出阻擋層和第二電子溢出阻擋層，所述第一電子溢出阻擋層是在純氮氣或第一混合氣氛下生長得到的，所述第二電子溢出阻擋層是在純氫氣或第二混合氣氛下生長得到的，所述第一混合氣氛和第二混合氣氛均包含氮氣和氫氣，所述第一混合氣氛中的氮氣的比例高于氫氣的比例，所述第二混合氣氛中的氫氣的比例高于氮氣的比例。
[0007]可選地，所述第一電子溢出阻擋層和所述第二電子溢出阻擋層為摻雜Mg的單層InxAlyGaN 結構，或者，超晶格 InxGaN/InxAIyGaN 結構。
[0008]可選地，所述第一電子溢出阻擋層和所述第二電子溢出阻擋層的厚度為10-2000A，In 的含量為 O % -20%, Al 的含量為 1% -20%, Mg 的濃度為 1E19-5E20。
[0009]可選地，所述的LED外延片，還包括:襯底、低溫GaN成核層、第一 GaN層、第二 GaN層、應力釋放層、發光層、第三GaN層、第四GaN層和電極接觸層；
[0010]其中，所述低溫GaN成核層位于襯底之上，所述第一 GaN層位于所述低溫GaN成核層之上，所述第二 GaN層位于所述第一 GaN層之上，所述應力釋放層位于所述第二 GaN層之上，所述發光層位于所述應力釋放層之上，所述第一電子溢出阻擋層位于所述發光層之上，所述第二電子溢出阻擋層位于所述第一電子溢出阻擋層之上，所述第三GaN層位于所述第二電子溢出阻擋層之上，所述第四GaN層位于所述第三GaN層之上，所述電極接觸層位于所述第四GaN層之上。
[0011 ] 可選地，所述襯底為藍寶石襯底，所述第一 GaN層為不摻雜的GaN層，所述第二 GaN層為摻雜Si的GaN層，所述應力釋放層為InGaN/GaN結構，所述第三GaN層為Mg摻雜的GaN層，所述第四GaN層為Mg重摻雜的GaN層，所述電極接觸層為Mg摻雜的InGaN電極接觸層。
[0012]本發明還提供了一種LED外延片的制造方法，包括以下步驟:
[0013]在純氮氣或第一混合氣氛下生長第一電子溢出阻擋層，在純氫氣或第二混合氣氛下生長第二電子溢出阻擋層，所述第一混合氣氛和第二混合氣氛均包含氮氣和氫氣，所述第一混合氣氛中的氮氣的比例高于氫氣的比例，所述第二混合氣氛中的氫氣的比例高于氮氣的比例。
[0014]可選地，所述第一電子溢出阻擋層和所述第二電子溢出阻擋層為摻雜Mg的單層InxAlyGaN 結構，或者，超晶格 InxGaN/InxAIyGaN 結構。
[0015]可選地，所述第一電子溢出阻擋層和所述第二電子溢出阻擋層的厚度為10-2000A，In 的含量為 O % -20%, Al 的含量為 1% -20%, Mg 的濃度為 1E19-5E20。
[0016]可選地，所述在純氮氣或第一混合氣氛下生長第一電子溢出阻擋層之前，還包括:
[0017]在生長設備上裝載襯底；
[0018]在所述襯底上生長低溫GaN成核層；
[0019]在所述低溫GaN成核層上生長第一 GaN層；
[0020]在所述第一 GaN層上生長第二 GaN層；
[0021 ] 在所述第二 GaN層上生長應力釋放層；
[0022]在所述應力釋放層上生長發光層；
[0023]所述在純氮氣或第一混合氣氛下生長第一電子溢出阻擋層，具體為:
[0024]在純氮氣或第一混合氣氛下，在所述發光層上生長第一電子溢出阻擋層；
[0025]所述在純氫氣或第二混合氣氛下生長第二電子溢出阻擋層，具體為:
[0026]在純氫氣或第二混合氣氛下，在所述第一電子溢出阻擋層上生長第二電子溢出阻擋層;
[0027]所述在純氫氣或第二混合氣氛下生長第二電子溢出阻擋層之后，還包括:
[0028]在所述第二電子溢出阻擋層上生長第三GaN層；
[0029]在所述第三GaN層上生長第四GaN層；
[0030]在所述第四GaN層上生長電極接觸層。
[0031 ] 可選地，所述襯底為藍寶石襯底，所述第一 GaN層為不摻雜的GaN層，所述第二 GaN層為摻雜Si的GaN層，所述應力釋放層為InGaN/GaN結構，所述第三GaN層為Mg摻雜的GaN層，所述第四GaN層為Mg重摻雜的GaN層，所述電極接觸層為Mg摻雜的InGaN電極接觸層。
[0032]本發明中的LED外延片包括兩個在不同氣氛下生長得到的電子溢出阻擋層，能夠在保證Mg摻雜濃度的基礎上，有效地提高電子溢出阻擋層的空穴濃度，填補V型缺陷，避免電子溢流，并降低了 Mg摻雜的GaN層的厚度，從而大幅提升了 LED外延片的發光效率。
【附圖說明】
[0033]圖1為現有技術中的一種LED外延片的結構示意圖；
[0034]圖2為本發明實施例中的一種LED外延片的制造方法流程圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]本發明實施例提供了一種LED外延片，如圖1所示，包括襯底、低溫GaN成核層、第一 GaN層、第二 GaN層、應力釋放層、發光層、第一電子溢出阻擋層、第二電子溢出阻擋層、第三GaN層、第四GaN層和電極接觸層。
[0037]其中，襯底可以包含A1203、GaN、SiC、ZnO、S1、GaP、InP、Ga203、導電襯底和 GaAs中的任一種，優選地，該襯底為藍寶石襯底；低溫GaN成核層位于襯底之上，是在500-550 °C的環境下生長得到的；第一 GaN層為不摻雜的GaN層，位于低溫GaN成核層之上；第二 GaN層為摻雜Si的GaN層，位于第一 GaN層之上；應力釋放層為InGaN/GaN結構，位于第二GaN層之上；發光層位于應力釋放層之上；第一電子溢出阻擋層位于發光層之上，為摻雜Mg的單層InxAlyGaN結構，或者，超晶格InxGaN/InxAIyGaN結構，厚度為10-2000A，In的含量為0% -20%, Al的含量為1% -20%，Mg的濃度為1E19-5E20 ;第二電子溢出阻擋層位于第一電子溢出阻擋層之上，為摻雜Mg的單層InxAlyGaN結構，或者，超晶格InxGaN/InxAlyGaN結構，厚度為10-2000A，In的含量為O % -20%, Al的含量為1% -20%，Mg的濃度為1E19-5E20 ;第三GaN層位于第二電子溢出阻擋層之上，為Mg摻雜的GaN層；第四GaN層位于第三GaN層之上，為Mg重摻雜的GaN層；電極接觸層位于第四GaN層之上，為Mg摻雜的InGaN電極接觸層。
[0038]具體地，第一電子溢出阻擋層是在純氮氣或第一混合氣氛下生長得到的，第二電子溢出阻擋層是在純氫氣或第二混合氣氛下生長得到的，第一混合氣氛和第二混合氣氛均包含氮氣和氫氣，且第一混合氣氛中的氮氣的比例高于氫氣的比例，第二混合氣氛中的氫氣的比例高于氮氣的比例。
[0039]本發明實施例中的LED外延片包括兩個在不同氣氛下生長得到的電子溢出阻擋層，能夠在保證Mg摻雜濃度的基礎上，有效地提高電子溢出阻擋層的空穴濃度，填補V型缺陷，避免電子溢流，并降低了 Mg摻雜的GaN層的厚度，從而大幅提升了 LED外延片的發光效率。
[0040]基于上述LED外延片，本發明實施例還提供了一種LE