技术领域
[0001] 本
发明涉及
发光二极管制造领域，特别涉及一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片。
背景技术
[0002] 发光二极管是一种可以把
电能转
化成光能的
半导体二极管，具有体积小、寿命长、功耗低等优点，目前被广泛应用于
汽车信号灯、交通信号灯、显示屏以及照明设备。外延片是制作发光二极管的
基础结构，外延片的结构包括衬底及在衬底上生长出的外延层。其中，外延层的结构主要包括：依次生长在衬底上的
缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多
量子阱层、P型AlGaN
电子阻挡层、P型GaN层及P型
接触层。
[0003] 而由于P型AlGaN电子阻挡层的
质量较差，在P型AlGaN电子阻挡层上生长P型GaN层时，需要将P型GaN层的厚度生长到足够厚才可保证P型GaN层以及P型GaN层上生长的P型接触层的质量，但厚度较厚的P型GaN层吸光较为严重；而P型GaN层在
温度较高时生长得到的质量较好，P型GaN层生长时较高的温度也会导致InGaN/GaN多量子阱层中In元素的分解，最终影响发光二极管的发光。
发明内容
[0004] 本发明
实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片，能够提高发光二极管的
发光效率。所述技术方案如下：
[0005] 本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片的制备方法，所述制备方法包括：
[0006] 提供一衬底；
[0007] 在所述衬底上生长缓冲层；
[0008] 在所述缓冲层上生长未掺杂GaN层；
[0009] 在所述未掺杂GaN层上生长N型GaN层；
[0010] 在所述N型GaN层上生长InGaN/GaN多量子阱层；
[0011] 在所述InGaN/GaN多量子阱层上生长P型AlGaN电子阻挡层；
[0012] 在所述P型AlGaN电子阻挡层上生长AlN层，所述AlN层采用
磁控溅射的方式沉积；
[0013] 在所述AlN层上生长P型GaN层；
[0014] 在所述P型GaN层上生长P型接触层。
[0015] 可选地，所述AlN层的溅射时长为30～50s。
[0016] 可选地，所述AlN层的溅射厚度为10～20nm。
[0017] 可选地，所述AlN层的溅射温度为600～750℃。
[0018] 可选地，所述P型GaN层的生长厚度为10～20nm。
[0019] 可选地，所述P型GaN层的生长温度为900～950℃。
[0020] 可选地，所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg，所述P型GaN层中Mg的掺杂浓度为1019～1020cm-3。
[0021] 可选地，所述P型接触层的生长厚度为20～30nm。
[0022] 可选地，所述P型接触层的生长温度为720～850℃。
[0023] 本发明实施例提供了一种发光二极管的外延片，所述外延片包括衬底及依次层叠在所述衬底上的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN多量子阱层、P型AlGaN电子阻挡层、AlN层、P型GaN层以及P型接触层，所述InGaN/GaN多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层。
[0024] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在P型AlGaN电子阻挡层上通过磁控溅射的方式沉积AlN层，AlN层的生长质量较好，可较好地阻挡P型AlGaN电子阻挡层中的
缺陷，避免P型AlGaN电子阻挡层中的缺陷延伸至AlN层上的P型GaN层中，提高P型GaN层和P型接触层的晶体质量。P型GaN层的质量得到保证，因此可使得P型GaN层的厚度与温度适当减小，P型GaN层的晶体质量也可得到保证。P型GaN层的厚度的减小相应地可减轻P型GaN层的吸光情况，提高发光二极管的发光效率，而P型GaN层的温度的减小也可减轻InGaN/GaN多量子阱层中In元素的分解情况，最终提高发光二极管的发光。
附图说明
[0025] 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。
[0026] 图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片
流程图；
[0027] 图2是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图；
[0028] 图3是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片流程图；
[0029] 图4是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图。
具体实施方式
[0030] 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。
[0031] 图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片，如图1所示，该制备方法包括：
[0032] S101：提供一衬底。
[0033] S102：在衬底上生长缓冲层。
[0034] S103：在缓冲层上生长未掺杂GaN层。
[0035] S104：在未掺杂GaN层上生长N型GaN层。
[0036] S105：在N型GaN层上生长InGaN/GaN多量子阱层。
[0037] S106：在InGaN/GaN多量子阱层上生长P型AlGaN电子阻挡层。
[0038] S107：在P型AlGaN电子阻挡层上生长AlN层，AlN层采用磁控溅射的方式沉积。
[0039] S108：在AlN层上生长P型GaN层。
[0040] S109：在P型GaN层上生长P型接触层。
[0041] 在P型AlGaN电子阻挡层上通过磁控溅射的方式沉积AlN层，AlN层的生长质量较好可较好地阻挡P型AlGaN电子阻挡层中的缺陷，避免P型AlGaN电子阻挡层中的缺陷延伸至AlN层上的P型GaN层中，提高P型GaN层和P型接触层的晶体质量。P型GaN层的质量得到保证，因此可使得P型GaN层的厚度与温度适当减小，P型GaN层的晶体质量也可得到保证。P型GaN层的厚度的减小相应地可减轻P型GaN层的吸光情况，提高发光二极管的发光效率，而P型GaN层的温度的减小也可减轻InGaN/GaN多量子阱层中In元素的分解情况，最终提高发光二极管的发光。
[0042] 并且P型GaN层的质量较好的情况下，也可适度减小P型GaN层上的P型接触层的生长温度，此时整个外延片的晶体质量仍可得到保证，而P型接触层的生长温度的降低可有利于P型接触层中Mg的有效掺入，进而使得P型接触层与P
电极之间形成良好的
欧姆接触，有利于提高发光二极管中P电极的
电流扩展，降低发光二极管的工作
电压，保证发光二极管的使用寿命。
[0043] 图2是本发明实施例提供的一种发光二极管的外延片的结构示意图，如图2所示，执行完步骤S109之后的外延片的结构包括：衬底1以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、InGaN/GaN多量子阱层5、P型AlGaN电子阻挡层6、AlN层7、P型GaN层8及P型接触层9，其中InGaN/GaN多量子阱层5包括交替层叠的InGaN阱层51与GaN垒层52。
[0044] 这种外延片结构中，P型型AlGaN电子阻挡层6与P型GaN层8之间的AlN层7可以起到阻挡P型型AlGaN电子阻挡层6中缺陷的作用，有利于保证AlN层7上P型GaN层8的质量，进而提高发光二极管的发光效率。
[0045] 图3是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的制备方法及外延片，如图3所示，该制备方法包括：
[0046] S201：提供一衬底。
[0048] S202：在衬底上生长缓冲层。
[0049] 步骤S202可包括在衬底上依次生长AlN缓冲层与低温GaN缓冲层。
[0050] 其中，步骤S202可包括将衬底放入磁控溅射设备以形成AlN缓冲层。这种形式生长得到的AlN缓冲层的质量较好。
[0051] 示例性地，AlN缓冲层溅射时的温度可为600～800℃。在AlN缓冲层的生长过程中，AlN缓冲层的溅射温度为以上范围可得到质量较好的AlN缓冲层，保证在AlN，进而保证发光二极管的
整理质量。
[0052] 可选地，AlN缓冲层溅射时的压
力可为4～10mtorr。将AlN缓冲层的溅射压力设置在以上范围可保证得到的AlN缓冲层的质量较好，进而保证在AlN缓冲层上生长的外延层的质量，最终提高发光二极管的发光效率。
[0053] 可选地，AlN缓冲层的厚度可为15～40nm。
[0054] 示例性地，在AlN缓冲层上生长N型GaN层之前，将衬底放置在金属有机化合物化学气相沉淀MOCVD中；向MOCVD中通入氢气，对AlN缓冲层进行10～15min的
热处理。在将生长有AlN缓冲层的衬底转移至MOCVD之后，先在H2气氛下对AlN缓冲层进行高温热处理，可去除AlN缓冲层表面的部分杂质，保证AlN缓冲层表面的洁净，进而保证在AlN缓冲层上生长的外延层的质量。
[0055] 其中，热处理的温度可为900～1100℃。在此温度条件下进行AlN缓冲层的热处理，可去除AlN缓冲层表面的大部分杂质，进一步保证在AlN缓冲层上生长的外延层的质量。
[0056] S203：在缓冲层上生长未掺杂GaN层。
[0057] 未掺杂GaN层的生长温度可为1000～1100℃，生长压力可为100～500Torr。在此条件下生长得到的未掺杂GaN层的质量较好。
[0058] 示例性地，未掺杂GaN层的生长厚度可为1～3μm。
[0059] S204：在未掺杂GaN层上生长N型GaN层。
[0060] 其中，N型GaN层的生长温度可为1000～1200℃，生长压力可为100～500Torr。
[0061] N型GaN层可进行Si掺杂，Si掺杂的浓度可为1×1019～1×1021cm-3。
[0062] N型GaN层的生长厚度可为1～5μm。
[0063] S205：在N型GaN层上生长InGaN/GaN多量子阱层。
[0064] 可选地，步骤S205中，InGaN/GaN多量子阱层可包括5～11个周期的InGaN/GaN多量子阱层。其中，InGaN阱层的生长温度可为720～829℃，InGaN阱层的生长压力可为100～500Torr，InGaN阱层的生长厚度可为2～3nm；GaN垒层的生长温度可为850～959℃，GaN垒层的生长压力可为100～500Torr，GaN垒层的生长厚度可为9～20nm。
[0065] S206：在InGaN/GaN多量子阱层上生长低温P型GaN层。
[0066] 其中，低温P型GaN层的生长温度可为700～800℃，生长压力可为100～600Torr。在此条件下可得到生长质量良好的低温P型GaN层。
[0067] 低温P型GaN层的生长厚度可为10～40nm。
[0068] 低温P型GaN层的设置可保证有足够的空穴进入InGaN/GaN多量子阱层与电子复合，以保证发光二极管的发光效率。
[0069] 低温P型GaN层中的掺杂元素可为Mg，Mg的掺杂浓度为1～2×1020cm-3。
[0070] S207：在低温P型GaN层上生长P型AlGaN电子阻挡层。
[0071] 在本实施例中，P型AlGaN电子阻挡层的生长温度可为900～1000℃，生长压力可为100～300Torr。
[0072] 可选地，P型AlGaN电子阻挡层的生长厚度可为20～30nm。
[0073] P型AlGaN电子阻挡层中的掺杂元素可为Mg，Mg的掺杂浓度小于1019cm-3。可保证P型电子阻挡层的效果与质量。
[0074] P型AlGaN电子阻挡层中Al的组分可控制在10～30％。
[0075] S208：在P型AlGaN电子阻挡层上生长AlN层，AlN层采用磁控溅射的方式沉积。
[0076] 可选地，AlN层的溅射时长为30～50s。此时可得到质量较好的AlN层，得到的发光二极管的发光效率较好。
[0077] 进一步地，AlN层的溅射厚度可为10～20nm。此时AlN层本身的质量较好，也可有效阻挡来自P型AlGaN电子阻挡层的缺陷，保证在AlN层上生长的P型GaN层的质量。
[0078] 示例性地，AlN层的溅射温度可为600～750℃。此时可得到质量较好的AlN层，得到的发光二极管的发光效率较好。
[0079] 可选地，可在包含有Ar、N2、O2的气体环境下溅射沉积AlN层，有利于AlN层的顺利沉积。
[0080] AlN层的的溅射功率可为3KW～5KW。得到的AlN层的质量较好。
[0081] S209：在AlN层上生长P型GaN层。
[0082] 可选地，P型GaN层的生长厚度可为10～20nm。此时得到的P型GaN层质量较好，可提供足够的空穴，吸光效应也较为轻微，有利于提高发光二极管的发光效率。
[0083] 示例性地，P型GaN层的生长温度可为900～950℃。能够生长得到质量较好的P型GaN层。
[0084] P型GaN层的生长压力可为300～600torr。能够生长得到质量较好的P型GaN层。
[0085] 可选地，P型GaN层中的掺杂元素为Mg，P型GaN层中Mg的掺杂浓度为1019～1020cm-3。此时可得到发光效率较好的发光二极管。
[0086] S210：在P型GaN层上生长P型接触层。
[0087] 可选地，P型接触层的生长厚度为20～30nm。此时得到的P型接触层质量较好，最终得到的发光二极管的发光效率也较好。
[0088] 示例性地，P型接触层的生长温度为720～850℃。此时得到的P型接触层的质量较好，也有利于底层P型接触层中Mg的渗入，最终得到的发光二极管的发光效率也较好。
[0089] P型接触层的生长压力可为100～600Torr。此时得到的P型接触层的质量较好。
[0090] 示例性地，在执行完步骤S210之后，本制备方法还包括对外延片在氮气氛围下进行
退火处理，其中，退火温度为650～850℃，退火时长为5～15min。
[0091] 图4是本发明实施例提供的另一种发光二极管的外延片的结构示意图，执行完步骤S210之后的外延片的结构如图4所示，如图4所示，执行完步骤S109之后的外延片的结构包括：衬底1以及依次层叠在衬底1上的缓冲层2、未掺杂GaN层3、N型GaN层4、InGaN/GaN多量子阱层5、低温P型GaN层10、P型AlGaN电子阻挡层6、AlN层7、P型GaN层8及P型接触层9，其中InGaN/GaN多量子阱层5包括交替层叠的InGaN阱层51与GaN垒层52。
[0092] 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。
