一種發光二極管外延片及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種發光二極管外延片及其制備方法，屬于半導體技術領域。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未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子壘層，所述發光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。本發明通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導電率，有利于設置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴展，特別適用于背光上。
【專利說明】
一種發光二極管外延片及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發光二極管外延片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]發光二極管(Light Emitting D1de，簡稱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，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。
[0003]現有的LED外延片包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層。
[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]應用在背光上的LED芯片是細長型的，現有LED外延片制作的LED芯片的橫向擴展能力較差，應用在背光上的發光效率較低。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術橫向擴展能力較差、應用在背光上的發光效率較低的問題，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片及其制備方法。所述技術方案如下:
[0007]—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未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層，所述發光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0008]可選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為118Cnf3?102()cm—3。
[0009 ]優選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為5* I O19Cnf3。
[0010]可選地，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nm。
[0011]優選地，所述N型接觸層的厚度為5nm。
[0012]另一方面，本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法，所述制備方法包括:
[0013]提供一襯底；
[0014]在所述襯底上生長未摻雜GaN層；
[0015]在所述未摻雜GaN層上生長N型GaN層；
[0016]在所述N型GaN層上生長多量子阱層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層；
[0017]在所述多量子阱層上生長P型GaN層；
[0018]在所述P型GaN層上生長N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0019]可選地，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為20sccm?140sccm。
[0020]優選地，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為70sccm。
[0021]可選地，所述N型接觸層中載流子的濃度為118Cnf3?102<3cm—3。
[0022]可選地，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nm。
[0023]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0024]通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導電率，有利于設置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴展，特別適用于背光上。
【附圖說明】
[0025]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。
[0026]圖1是本發明實施例一提供的一種發光二極管外延片的結構示意圖；
[0027]圖2是本發明實施例二提供的一種發光二極管外延片的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]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。
[0029]實施例一
[0030]本發明實施例提供了一種發光二極管外延片，適用于藍綠光的GaN基LED，參見圖1，該發光二極管外延片包括襯底100、以及依次層疊在襯底100上的未摻雜GaN層101、N型GaN層102、多量子阱層103、P型GaN層104、N型接觸層105，多量子阱層104包括交替層疊的InGaN量子阱層103a和GaN量子皇層103b，N型接觸層105為摻雜Si的GaN層。
[0031]可以理解地，N型接觸層中的載流子為電子，電子的迀移率遠高于空穴，降低了電阻，增大導電率，有利于設置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴展，使得發光均勻性得到質的改善，大大提高發光效率。
[0032]在本實施例中，InGaN量子阱層103a和GaN量子皇層103b的層數均為6，以與N型接觸層配合，提高電流的橫向擴展能力，改善發光均勻性，提高發光效率。
[0033]具體地，襯底100可以為藍寶石襯底，也可以為其它襯底，如Si襯底、SiC襯底等。
[0034]可選地，未摻雜GaN層101的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0035]優選地，未摻雜GaN層101的厚度可以為2μπι。
[0036]可選地，N型GaN層102的厚度可以為]^111?441]1。
[0037]優選地，N型GaN層102的厚度可以為2μπι。
[0038]可選地，InGaN量子講層103a的厚度可以為2.8nm?3.8nm。
[0039]優選地，InGaN量子講層103a的厚度可以為3nm?3.5nm。
[0040]可選地，GaN量子皇層103b的厚度可以為6nm?20nm。
[0041 ] 優選地，GaN量子皇層103b的厚度可以為8nm?15nm。
[0042]可選地，P型GaN層104的厚度可以為10nm?500nm。
[0043]優選地，P型GaN層104的厚度可以為200nm。
[0044]可選地，N型接觸層105中載流子的濃度可以為118Cnf3?lO'm—3。當N型接觸層105中載流子的濃度小于118Cnf3時，無法有效提高P型電極注入電流的橫向擴展能力；當N型接觸層105中載流子的濃度大于102()Cm—3時，會影響P型GaN層向多量子阱層注入空穴。
[0045]優選地，N型接觸層105中載流子的濃度可以為5*1019cm—3。
[0046]可選地，N型接觸層105的厚度可以為Inm?20nm。當N型接觸層105的厚度小于Inm或者大于20nm時，均無法有效提高P型電極注入電流的橫向擴展能力。
[0047]優選地，N型接觸層105的厚度可以為5nm。
[0048]本發明實施例通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導電率，有利于設置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴展，特別適用于背光上。
[0049]實施例二
[0050]本發明實施例提供了一種發光二極管外延片的制備方法，適用于制備如實施例一提供的發光二極管外延片，參見圖2，該制備方法包括:
[0051 ]步驟200:提供一襯底。
[0052]在本實施例中，襯底可以為藍寶石襯底，也可以為其它襯底，如Si襯底、SiC襯底等。
[0053]具體地，該步驟200可以包括:
[0054]將放置在石墨盤中襯底送入反應腔中，并加熱反應腔至1000?1100°C，增大反應腔內壓強至500torr，對襯底進行5min的預處理。
[0055]步驟201:在襯底上生長未摻雜GaN層。
[0056]可選地，未摻雜GaN層的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0057]優選地，未摻雜GaN層的厚度可以為2μηι。
[0058]具體地，該步驟201可以包括:
[0059]加熱反應腔至1100?1200°C，降低反應腔內壓強至200torr，在襯底上生長一層I?4μηι(優選2μηι)厚的未摻雜GaN層。
[0060]步驟202:在未摻雜GaN層上生長N型GaN層。
[0061 ] 可選地，N型GaN層的厚度可以為Ιμπι?4μηι。
[0062]優選地，N型GaN層的厚度可以為2μπι。
[0063]具體地，該步驟202可以包括:
[0064]保持反應腔內溫度為1100?1200°C，保持反應腔內壓強為200torr，在未摻雜GaN層上生長一層I?4μπι(優選2μπι)厚摻Si的N型GaN層。
[0065]步驟203:在N型GaN層上生長多量子阱層。
[0066]在本實施例中，多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層。
[0067 ] 可選地，InGaN量子講層的厚度可以為2.8nm?3.8nm。
[0068]優選地，InGaN量子講層的厚度可以為3nm?3.5nm。
[0069]可選地，GaN量子皇層的厚度可以為6nm?20nm。
[0070]優選地，GaN量子皇層的厚度可以為8nm?15nm。
[0071]具體地，該步驟203可以包括:
[0072]保持反應腔內壓強為200torr，同時降低反應腔內溫度，在N型GaN層上生長一層多量子阱層，多量子阱層包括交替生長的6個InGaN量子阱層和6個與InGaN量子皇層，其中，InGaN量子阱層的厚度為2.8?3.8nm(優選為3?3.5nm)，生長溫度為750?780°C ； GaN量子皇層的厚度為6nm?20nm(優選為8?15nm)，生長溫度為900°C。
[0073]步驟204:在多量子阱層上生長P型GaN層。
[0074]可選地，P型GaN層的厚度可以為10nm?500nm。
[0075]優選地，P型GaN層的厚度可以為200nmo
[0076]具體地，該步驟204可以包括:
[0077]加熱反應腔至940?970°C，反應腔內壓強保持為200torr，在多量子阱區層上生長一層100?500nm(優選200nm)厚的慘Mg的P型GaN層。
[0078]步驟205:在P型GaN層上生長N型接觸層。
[0079]在本實施例中，N型接觸層為摻雜Si的GaN層。
[0080]可選地，N型接觸層生長時通入的Si流量可以為20sccm?140sccm。
[0081 ] 優選地，N型接觸層生長時通入的Si流量可以為70sccm。
[0082 ]可選地，N型接觸層中載流子的濃度可以為I O18Cnf3?102Qcnf3。
[0083 ]優選地，N型接觸層中載流子的濃度可以為5* I O19Cnf3。
[0084]可選地，N型接觸層的厚度可以為Inm?20nm。
[0085]優選地，N型接觸層的厚度可以為5nm。
[0086]具體地，該步驟205可以包括:
[0087]保持反應腔溫度940?970°C、反應腔壓力200torr，生長GaN時摻Si量70sccm，生成載流子濃度為5*1019cm—3，厚度為5nm的N型接觸層。
[0088]本發明實施例通過在P型GaN層上層疊N型接觸層，N型接觸層為摻雜Si的GaN層，降低電阻而增大導電率，有利于設置在N型接觸層上的P型電極注入電流的橫向擴展，特別適用于背光上。
[0089]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一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未摻雜GaN層、N型GaN層、多量子阱層和P型GaN層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層，其特征在于，所述發光二極管外延片還包括層疊在所述P型GaN層上的N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。2.根據權利要求1所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述N型接觸層中載流子的濃度為 118Cnf3 ?102Qcm—3。3.根據權利要求2所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述N型接觸層中載流子的濃度為 5*1019cm—3。4.根據權利要求1-3任一項所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nmo5.根據權利要求4所述的發光二極管外延片，其特征在于，所述N型接觸層的厚度為5nm06.—種發光二極管外延片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 提供一襯底； 在所述襯底上生長未摻雜GaN層； 在所述未摻雜GaN層上生長N型GaN層； 在所述N型GaN層上生長多量子阱層，所述多量子阱層包括交替層疊的InGaN量子阱層和GaN量子皇層； 在所述多量子阱層上生長P型GaN層； 在所述P型GaN層上生長N型接觸層，所述N型接觸層為摻雜Si的GaN層。7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為20sccm?140sccmo8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層生長時通入的Si流量為70sccm。9.根據權利要求6-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層中載流子的濃度為 118Cnf3 ?102Qcm—3。10.根據權利要求6-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述N型接觸層的厚度為Inm?20nmo
【文檔編號】H01L33/00GK105977355SQ201610302023
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】孫玉芹, 董彬忠, 王江波
【申請人】華燦光電股份有限公司