aN层的功能的同时减薄P型GaN层的厚度，减少正向发光时的光吸收。
[0051 ] 实施例二
[0052]本发明实施例提供了一种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法，适用于制作实施例一提供的氮化镓基发光二极管外延片，参见图2，该制作方法包括:
[0053]步骤200:控制温度为1000?1200°C，将蓝宝石衬底在氢气气氛中退火8分钟，并进行氮化处理。
[0054]可以理解地，步骤200可以清洁蓝宝石衬底表面。
[0055]在本实施例中，蓝宝石衬底I采用(0001)晶向蓝宝石。
[0056]步骤201:控制温度为400?600°C，压力为400?600Torr，在蓝宝石衬底上生长缓冲层。
[0057]在本实施例中，缓冲层为GaN层。
[0058]可选地，缓冲层的厚度可以为15?35nm。
[0059 ] 可选地，在步骤201之后，该制作方法还可以包括:
[0060]控制温度为1000?1200°C，压力为400?600Torr，时间为5?10分钟，对缓冲层进行原位退火处理。
[0061 ] 步骤202:控制温度为1000?1100°C，压力为100?500Torr，在缓冲层上生长未掺杂GaN层。
[0062 ] 可选地，未掺杂GaN层的厚度可以为I?5μηι。
[0063]步骤203:控制温度为1000?1200°C，压力为100?500Torr，在未掺杂GaN层上生长
N型层。
[0064]在本实施例中，N型层为GaN层。
[0065]可选地，N型层的厚度可以为I?5μπι。
[0066]可选地，N型层的掺杂浓度可以为118?1019cnf3。
[0067]步骤204:在N型层上生长多量子阱层。
[0068]在本实施例中，多量子阱层包括交替层叠的InGaN层和GaN层。
[0069]具体地，当生长InGaN层时，温度为720?829°C，压力为100?500Torr;当生长GaN层时，温度为850?959°C，压力为100?500Torr。
[0070]可选地，多量子阱层中的InGaN层的厚度可以为3nm，多量子阱层中的GaN层的厚度可以为9?20nm。
[0071 ] 可选地，多量子阱层中的InGaN层和GaN层的层数之和可以为10?22。
[0072]步骤205:控制温度为850?1080°C，压力为200?500Torr，在多量子阱层上生长P型电子阻挡层。
[0073]在本实施例中，P型电子阻挡层可以为AlyGapyN层，0.1 <y<0.5。
[0074]可选地，P型电子阻挡层的厚度可以为50?150nm。
[0075]步骤206:控制温度为850?1080°C，压力为100?300Torr，在P型电子阻挡层上生长P型层。
[0076]在本实施例中，P型层包括GaN层和插入在GaN层中的至少一个Al含量渐变的AlGaN层，Al含量渐变的AlGaN层包括沿外延片的生长方向依次层叠的第一 AlGaN子层、第二 AlGaN子层和第三AlGaN子层，第一 AlGaN子层的平均Al含量 < 第二 AlGaN子层的平均Al含量 <第三AlGaN子层的平均Al含量。
[0077]可选地，P型层的厚度可以为100?800nm。
[0078]可选地，第一AlGaN子层的平均Al含量可以从O?0.1渐变到0，第二AlGaN子层的平均Al含量可以从0.1?0.2渐变到O，第三AlGaN子层的平均Al含量可以从0.2?0.3渐变到O。
[0079]可选地，第一AlGaN子层的厚度 < 第二 AlGaN子层的厚度 < 第三AlGaN子层的厚度。
[0080]优选地，第一 AlGaN子层的厚度可以为O?5nm，第二 AlGaN子层的厚度为5?10nm，第三AlGaN子层的厚度可以为10?15nm。
[0081]可选地，当P型层包括至少两个Al含量渐变的AlGaN层时，各个Al含量渐变的AlGaN
层之间层叠GaN层。
[0082]步骤207:控制温度为850?1050°C，压力为100?300Torr，在P型层上生长P型接触层。
[0083]可选地，P型接触层的厚度可以为5?300nm。
[0084]步骤208:控制温度为650?850°C，时间为5?15分钟，在氮气气氛中进行退火处理。
[0085]外延片经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等半导体工艺制作成单颗尺寸大小为9*7miI的LED芯片。经过LED芯片测试后发现，工作电流为20mA时，光效有明显提高。
[0086]本发明实施例通过在P型GaN层中插入至少一个Al含量渐变的AlGaN层，Al含量渐变的AlGaN层包括沿外延片的生长方向依次层叠的第一 AlGaN子层、第二 AlGaN子层和第三AlGaN子层，第一 AlGaN子层的平均Al含量 < 第二 AlGaN子层的平均Al含量 < 第三AlGaN子层的平均Al含量，AlGaN和GaN之间存在晶格失配，正电荷和负电荷的中心不重合，存在较大的极化电场，AlGaN和GaN的界面处产生较强的三维空穴气，提高空穴的有效注入，进而提高发光效率。而且提高空穴的有效注入，可以避免P型层积聚静电电荷，提高芯片的抗静电性能。另外，在提高P型GaN层的功能的同时减薄P型GaN层的厚度，减少正向发光时的光吸收。
[0087]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种氮化镓基发光二极管外延片，所述氮化镓基发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型层、P型接触层，其特征在于，所述P型层包括GaN层和插入在所述GaN层中的至少一个Al含量渐变的AlGaN层，所述Al含量渐变的AlGaN层包括沿所述外延片的生长方向依次层叠的第一 AlGaN子层、第二 AlGaN子层和第三AlGaN子层，所述第一 AlGaN子层的平均Al含量 <所述第二 AlGaN子层的平均Al含量 <所述第三AlGaN子层的平均Al含量。2.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一AlGaN子层的平均Al含量从O?0.1渐变到O，所述第二AlGaN子层的平均Al含量从0.1?0.2渐变到O，所述第三AlGaN子层的平均Al含量从0.2?0.3渐变到O。3.根据权利要求1所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一AlGaN子层的厚度<所述第二 AlGaN子层的厚度 <所述第三AlGaN子层的厚度。4.根据权利要求3所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，所述第一AlGaN子层的厚度为O?5nm，所述第二 AlGaN子层的厚度为5?10nm，所述第三AlGaN子层的厚度为10?15nm05.根据权利要求1-4任一项所述的氮化镓基发光二极管外延片，其特征在于，当所述P型层包括至少两个所述Al含量渐变的AlGaN层时，各个所述Al含量渐变的AlGaN层之间层叠GaN层。6.—种氮化镓基发光二极管外延片的制作方法，其特征在于，所述制作方法: 在蓝宝石衬底上生长缓冲层； 在所述缓冲层上生长未掺杂GaN层； 在所述未掺杂GaN层上生长N型层； 在所述N型层上生长多量子阱层； 在所述多量子阱层上生长P型电子阻挡层； 在所述P型电子阻挡层上生长P型层，所述P型层包括GaN层和插入在所述GaN层中的至少一个Al含量渐变的AlGaN层，所述Al含量渐变的AlGaN层包括沿所述外延片的生长方向依次层叠的第一 AlGaN子层、第二 AlGaN子层和第三AlGaN子层，所述第一 AlGaN子层的平均Al含量 <所述第二 AlGaN子层的平均Al含量 <所述第三AlGaN子层的平均Al含量； 在所述P型层上生长P型接触层。7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第一AlGaN子层的平均Al含量从O?0.1渐变到O，所述第二AlGaN子层的平均Al含量从0.1?0.2渐变到O，所述第三AlGaN子层的平均Al含量从0.2?0.3渐变到O。8.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第一AlGaN子层的厚度 < 所述第二AlGaN子层的厚度<所述第三AlGaN子层的厚度。9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第一AlGaN子层的厚度为O?5nm，所述第二 AlGaN子层的厚度为5?10nm，所述第三AlGaN子层的厚度为10?15nm。10.根据权利要求6-9任一项所述的制作方法，其特征在于，当所述P型层包括至少两个所述Al含量渐变的AlGaN层时，各个所述Al含量渐变的AlGaN层之间层叠GaN层。
【专利摘要】本发明公开了一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述氮化镓基发光二极管外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型层、P型接触层，P型层包括GaN层和插入在GaN层中的至少一个Al含量渐变的AlGaN层，Al含量渐变的AlGaN层包括沿外延片的生长方向依次层叠的第一AlGaN子层、第二AlGaN子层和第三AlGaN子层，第一AlGaN子层的平均Al含量＜第二AlGaN子层的平均Al含量＜第三AlGaN子层的平均Al含量。本发明通过产生较强的三维空穴气，提高空穴的有效注入，进而提高发光效率。
【IPC分类】H01L33/14, H01L33/32, H01L33/06, H01L33/00
【公开号】CN105552178
【申请号】CN201610037561
【发明人】郭炳磊, 葛永晖, 吕蒙普, 谢文明, 陈柏松, 胡加辉, 魏世祯
【申请人】华灿光电(苏州）有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月20日