一种发光二极管外延片及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管外延片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]氮化镓(GaN)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，其优异的物理和化学特性使其在微电子器件和光电子器件等领域有着很重大的应用前景。GaN基发光二极管(LightEmitting D1de，简称LED)有体积小、亮度高、能耗小的特性，被广泛地应用于显示屏、背光源和照明领域。
[0003]外延片是制作LED的重要部件。现有的发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN电子阻挡层和P型GaN层。其中，多量子阱层包括交替生长的GaN层和InGaN层。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0005]在大电流注入的情况下，N型GaN层中的电子容易越过P型AlGaN电子阻挡层达到P型GaN层，并与P型GaN层中的空穴进行非有效的辐射复合。若加强P型AlGaN电子阻挡层的阻挡作用，则会降低P型GaN层中的空穴注入多量子阱层的效率，降低复合效率，因此在大电流注入的情况下，现有结构的外延片制作的LED的复合效率较低。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术在大电流注入的情况下，现有结构的外延片制作的LED的复合效率较低的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片及其制作方法。所述技术方案如下:
[0007]—方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN电子阻挡层和P型GaN层，所述发光二极管外延片还包括层叠在所述P型AlGaN电子阻挡层和所述P型GaN层之间的P型超晶格层，所述P型超晶格层包括若干P型超晶格子层，所述P型超晶格子层包括P型InGaN层和P型GaN层，所述P型超晶格层的发光波长与所述多量子阱层的发光波长相同。
[0008]可选地，所述P型超晶格子层中的P型InGaN层的厚度为2_3nm。
[0009]可选地，所述P型超晶格子层中的P型GaN层的厚度为3_5nm。
[0010]可选地，所述P型超晶格子层的层数为1-3层。
[0011]可选地，所述P型超晶格子层中的P型InGaN层层置在所述P型超晶格子层中的P型GaN层上。
[0012]另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片的制作方法，所述制作方法包括:
[0013]在衬底上依次形成未掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型AlGaN电子阻挡层、P型超晶格层和P型GaN层，所述P型超晶格层包括若干P型超晶格子层，所述P型超晶格子层包括P型InGaN层和P型GaN层，所述P型超晶格层的发光波长与所述多量子阱层的发光波长相同。
[0014]可选地，所述P型超晶格子层中的P型InGaN层的厚度为2_3nm。
[0015]可选地，所述P型超晶格子层中的P型GaN层的厚度为3_5nm。
[0016]可选地，所述P型超晶格子层的层数为1-3层。
[0017]可选地，所述P型超晶格子层中的P型InGaN层形成在所述P型超晶格子层中的P型GaN上。
[0018]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0019]通过在P型AlGaN电子阻挡层和P型GaN层之间层叠P型超晶格层，P型超晶格层包括若干P型超晶格子层，P型超晶格子层包括P型InGaN层和P型GaN层，在大电流注入的情况下，N型GaN层中的电子越过P型AlGaN电子阻挡层会达到P型超晶格层，并与P型GaN层注入P型超晶格层的空穴在P型超晶格层中进行有效的复合，并且P型超晶格层的发光波长与多量子阱层的发光波长相同，提高了 LED的复合效率。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本发明实施例一提供的一种发光二极管外延片的结构示意图；
[0022]图2是本发明实施例二提供的一种发光二极管外延片的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0024]实施例一
[0025]本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，参见图1，该发光二极管外延片包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的未掺杂GaN层2、N型GaN层3、多量子阱层4、P型AlGaN电子阻挡层5、P型超晶格层6和P型GaN层7。
[0026]在本实施例中，P型超晶格层6包括若干P型超晶格子层60，P型超晶格子层60包括P型InGaN层61和P型GaN层62。P型超晶格层6的发光波长与多量子阱层4的发光波长相同。多量子阱层4包括交替生长的InGaN层和GaN层。
[0027]具体地，P型InGaN层61可以为掺Mg的InGaN层，P型GaN层62可以为掺Mg的
GaN 层。
[0028]需要说明的是，发光波长与In/Ga的比例、以及InGaN的厚度有关，本发明可以通过调整In/Ga的比例、以及InGaN的厚度，实现P型超晶格层6的发光波长与多量子阱层4的发光波长相同。
[0029]可选地，P型超晶格子层60中的P型InGaN层61的厚度可以为2-3nm。当P型超晶格子层60中的P型InGaN层61的厚度小于2nm时，InGaN对电子和空穴的容纳能力有限，辐射复合效率较低；当P型超晶格子层60中的P型InGaN层61的厚度大于3nm时，InGaN和GaN的失配较大，P型超晶格层6的晶体质量较差。
[0030]可选地，P型超晶格子层60中的P型GaN层62的厚度可以为3_5nm。当P型超晶格子层60中的P型GaN层62的厚度小于3nm时，GaN对InGaN的保护不够，P型超晶格层6的晶体质量较差；当P型超晶格子层60中的P型GaN层62的厚度大于5nm时，InGaN和GaN的失配较大，P型超晶格层6的晶体质量也较差。
[0031]可选地，P型超晶格子层60的层数可以为1-3层。当P型超晶格子层60的层数小于1层时，与现有外延片结构相同，在大电流注入的情况下，LED的复合效率较低；当P型超晶格子层60的层数大于3层时，P型超晶格层6与P型AlGaN电子阻挡层5之间的应力过大，P型超晶格层6的质量较差。
[0032]可选地，P型超晶格子层60中的P型InGaN层61层叠在P型超晶格子层60中的P型GaN层62上。
[0033]容易知道，GaN和AlGaN的晶格差异比InGaN和AlGaN的晶格差异小，P型超晶格子层60中的P型InGaN层61层叠在P型超晶格子层60中的P型GaN层62上，则P型超晶格层6中层叠在P型AlGaN电子阻挡层5上的是P型GaN层62，使得P型超晶格层6与P型AlGaN电子阻挡层5的晶格差异较小，P型超晶格层6的质量较好。
[0034]本发明实施例通过在P型AlGaN电子阻挡层和P型GaN层之间层叠P型超晶格层，P