專利名稱：一種發(fā)光二極管的外延片以及發(fā)光二極管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發(fā)光二極管的外延片以及發(fā)光二極管。
背景技術：
發(fā)光二極管芯片為半導體晶體，是發(fā)光二極管的核心組件。發(fā)光二極管芯片包括外延片以及在外延片上制作的電極。其中，外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、η型層、多量子阱層和P型層，多量子阱層為由量子壘層和量子阱層交替生長形成的多層結構，且量子壘層和量子阱層由不同的材料制成，現(xiàn)有多量子阱層中的量子壘層一般由不摻雜的GaN制成，量子阱·層一般由InGaN制成。由于GaN量子魚層和InGaN量子講層之間能極差較小，電子容易在工作電壓的驅動下到達P區(qū)和空穴復合，形成電子溢流，降低了發(fā)光效率。為了防止電子溢流，現(xiàn)有的發(fā)光二極管芯片的外延片一般會在多量子阱層和P型層之間設置電子阻擋層。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題現(xiàn)有的外延片中的電子阻擋層在阻擋電子的同時，也阻擋了空穴向量子阱的躍遷，并且較厚的電子阻擋層和量子壘層之間會產生晶格失配，從而形成應力聚集區(qū)，導致了靠近P型層的量子阱能帶彎曲嚴重。
發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片以及發(fā)光二極管。所述技術方案如下—方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，所述外延片包括襯底以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、η型層、多量子阱層和P型層，所述多量子阱層包括若干個量子壘層和若干個與所述量子壘層相互交替生長的量子阱層，所述P型層直接設于所述多量子阱層上，所述多量子阱層中的靠近所述P型層的三個所述量子壘層中的至少一個為AlxInyGa^yN層，其中，0〈χ〈0. 5，0〈y〈0. 5。優(yōu)選地，所述多量子阱層中的靠近所述P型層的三個所述量子壘層均為AlxInyGah_yN 層。優(yōu)選地，各所述量子壘層均為AlxInyGa1IyN層。優(yōu)選地,所述AlxInyGa1IyN層的厚度不大于15nm。優(yōu)選地，所述多量子阱層中的最靠近所述P型層的量子壘層為不摻雜的AlxInyGah_yN 層。進一步地，所述多量子阱層中的除最靠近所述P型層的量子壘層以外的其它所述量子壘層為η型摻雜的AlxInyGanyN層。更進一步地,所述η型層由η型摻雜的GaN制成,所述η型摻雜的AlxInyGa1IyN層的η型摻雜的濃度不高于所述η型層的η型摻雜的濃度。
優(yōu)選地，所述P型層為復合層，所述復合層包括P型GaN層和p型GaN接觸層。另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管包括上述外延片以及在所述外延片上制作的電極。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將多量子阱層中的靠近P型層的三個量子壘層中的至少一個設為AlxInyGa^N層，能有效提高勢壘高度，提高了電子的限制能力，防止了電子溢流；并且通過將P型層直接設于多量子阱層上，即本發(fā)明的外延片中不包括電子阻擋層，從而避免了電子阻擋層對于多量子阱層的極化作用，減弱了靠近P型層的量子阱的能帶彎曲，提高了空穴的注入效率，從而提高了發(fā)光強度。
為了更清楚地說明本發(fā)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(fā)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(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實施例一提供的一種發(fā)光二極管的外延片的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管的外延片的結構示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。實施例一本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，參見圖1，該外延片包括襯底11以及依次層疊在襯底11上的緩沖層12、n型層13、多量子阱層14和p型層15,多量子講層14包括若干個量子魚層141和若干個與量子魚層141相互交替生長的量子阱層142，P型層15直接設于多量子阱層14上，多量子阱層14中的靠近p型層15的三個量子壘層141中的至少一個為AlxInyGa^yN層，其中，0〈x〈0. 5，0〈y〈0. 5。具體地，可以將最靠近P型層15的量子壘層141設為AlxInyGanyN層，也可以將最靠近P型層15的三個量子壘層141設為AlxInyGa1IyN層。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將多量子阱層中的靠近P型層的三個量子壘層中的至少一個設為AlxInyGa1^N層，能有效提高勢壘高度，提高了電子的限制能力，防止了電子溢流，并且通過將P型層直接設于多量子阱層上，即本發(fā)明的外延片中不包括電子阻擋層，從而避免了電子阻擋層對于多量子阱層的極化作用，減弱了靠近P型層的量子阱的能帶彎曲，提高了空穴的注入效率，從而提高了發(fā)光強度。實施例二本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管的外延片，參見圖1，該外延片包括襯底21以及依次層疊在襯底21上的緩沖層22、n型層23、多量子阱層24和p型層25,多量子講層24包括若干個量子魚層241和若干個與量子魚層241相互交替生長的量子阱層242，P型層25直接設于多量子阱層24上，多量子阱層24中的靠近p型層25的三個量子壘層241中的至少一個為AlxInyGa^yN層，其中，0〈x〈0. 5，0〈y〈0. 5。具體地，襯底21可以為藍寶石襯底。具體地，緩沖層22可以為復合層，可以包括GaN低溫緩沖層和未摻雜的GaN層。優(yōu)選地，多量子阱層24中的靠近P型層25的三個量子壘層241均為AlxInyGa1^N層。優(yōu)選地，在本實施例中，各量子壘層241均為AlxInyGa^yN層。即多量子阱層24中的全部的量子壘層241都為AlxInyGanyN層。優(yōu)選地，AlxInyGai_x_yN層的厚度不大于15nm。具體地，每個AlxInyGai_x_yN層的厚度可以為10nm。優(yōu)選地，多量子阱層24中的最靠近P型層25的量子壘層241為不摻雜的 AlxInyGa^N層。通過將最靠近p型層25的量子壘層241設為不摻雜的AlxInyGai_x_yN層，可以防止電子與空穴在多量子阱層24外直接復合，造成的發(fā)光效率降低的問題。進一步地，在本實施例中，多量子阱層24中的除最靠近P型層25的量子壘層241以外的其它量子壘層241為η型摻雜的AlxInyGanyN層。具體地，該η型摻雜可以通過Si摻雜獲取，其摻雜濃度可以為lX1018cm_3。在其他實施例中，多量子阱層24中的除最靠近P型層25的量子壘層241以外的其它量子壘層241也可以為不摻雜的AlxInyGa1^N層，也可以部分為η型慘雜的AlxInyGa1IyN層，部分為不慘雜的AlxInyGa1IyN層。更進一步地，η型層23由η型摻雜的GaN制成，η型摻雜的AlxInyGa^yN層的η型摻雜的濃度不高于η型層的η型摻雜的濃度。具體地，該η型摻雜可以通過Si摻雜獲取，η型層的η型摻雜的摻雜濃度可以為5X 1018cnT3，η型摻雜的AlxInyGa1IyN層的η型摻雜的濃度可以為I X IO18CnT3?？蛇x地，在本實施中，各η型摻雜的AlxInyGa1^N層的η型摻雜濃度不同。在其他實施例中，各η型摻雜的AlxInyGa1^N層的η型摻雜濃度也可以是相同的，或是部分相同，部分不同。例如，各η型摻雜的AlxInyGai_x_yN層的η型摻雜為Si摻雜，其摻雜濃度可以為IXlO18Cnr3也可以為5Χ IO16CnT3 ;又例如，多量子阱層24的靠近ρ型層25的三個AlxInyGa^N量子壘層中，最靠近P型層25的量子壘層241為不摻雜的AlxInyGai_x_yN層，其余兩個為η型摻雜的AlxInyGanyN層且Si摻雜濃度為I X IO1W3,其它的η型摻雜的AlxInyGa1^yN量子壘層的Si摻雜濃度為5Χ 1016CnT3?？蛇x地，在本實施中，各AlxInyGa1IyN量子魚層的組分含量不同。組分含量不同是指AlxInyGa1^N中的X，y的取值不同。在其他實施例中，各AlxInyGa1^N層的組分含量也可以是相同的，或是部分相同，部分不同。例如，各AlxInyGa1TyN量子魚層為Alai5Inatl5Gaa8N ;又例如，多量子阱層24的靠近P型層25的最后三個AlxInyGa^yN量子壘層為 Alai5Inatl5Gaa8N,其它的 AlxInyGai_x_yN 量子壘層為 AlaiInatl8Gaa82I可選地，在本實施例中，各量子壘層241的厚度不同。在其他實施例中，各個量子壘層241的厚度可以是一樣的，也可以是逐漸變厚或逐漸變薄，還可以是厚薄交替的。例如，各量子壘層241的厚度為IOnm ;又例如，多量子阱層24的靠近ρ型層25的最后三個量子壘層241的厚度為10nm，其它的量子壘層241的厚度為8nm。具體地，各量子阱層242可以為InGaN層，且每個量子阱層242的厚度可以為3nm。優(yōu)選地，ρ型層25可以為見合層，包括ρ型GaN層和ρ型GaN接觸層。具體地，P型GaN層的Mg摻雜濃度可以為5 X IO19CnT3的ρ型GaN層。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將多量子阱層中的靠近P型層的三個量子壘層中的至少一個設為AlxInyGa1^N層，能有效提高勢壘高度，提高了電子的限制能力，防止了電子溢流；并且通過將P型層直接設于多量子阱層上，即本發(fā)明的外延片中不包括電子阻擋層，從而避免了電子阻擋層對于多量子阱層層的極化作用，減弱了靠近P型層的量子阱的能帶彎曲，提高了空穴的注入效率，從而提高了發(fā)光強度。實施例三本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管包括外延片以及在外延片上制作的電極，外延片的結構與實施例一或實施例二中的外延片的結構相同，在此不再詳述。具體地，電極可以包括設在外延片的η型層上的η電極和設在外延片的P型層上的P電極。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將發(fā)光二極管的多量子阱·層中的靠近P型層的三個量子壘層中的至少一個設為AlxInyGa1^N層，能有效提高勢壘高度，提高了電子的限制能力，防止了電子溢流；并且通過將P型層直接設于多量子阱層上，即本發(fā)明的發(fā)光二極管的結構中不包括電子阻擋層，從而避免了電子阻擋層對于多量子阱層層的極化作用，減弱了靠近P型層的量子阱的能帶彎曲，提高了空穴的注入效率，從而提高了發(fā)光二極管的發(fā)光強度。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)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(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種發(fā)光二極管的外延片，所述外延片包括襯底以及依次層疊在所述襯底上的緩沖層、η型層、多量子阱層和P型層，所述多量子阱層包括若干個量子壘層和若干個與所述量子壘層相互交替生長的量子阱層，其特征在于，所述P型層直接設于所述多量子阱層上，所述多量子阱層中的靠近所述P型層的三個所述量子壘層中的至少一個為AlxInyGa^yN層，其中，0〈x〈0. 5, 0<y<0. 5。
2.根據(jù)權利要求I所述的外延片，其特征在于，所述多量子阱層中的靠近所述P型層的三個所述量子壘層均為AlxInyGa^yN層。
3.根據(jù)權利要求I所述的外延片，其特征在于，各所述量子壘層均為AlxInyGa1^N層。
4.根據(jù)權利要求I所述的外延片，其特征在于，所述AlxInyGa^N層的厚度不大于15nm。
5.根據(jù)權利要求I所述的外延片，其特征在于，所述多量子阱層中的最靠近所述P型層的量子壘層為不摻雜的AlxInyGanyN層。
6.根據(jù)權利要求5所述的外延片，其特征在于，所述多量子阱層中的除最靠近所述P型層的量子壘層以外的其它所述量子壘層為η型摻雜的AlxInyGa^yN層。
7.根據(jù)權利要求6所述的外延片，其特征在于，所述η型層由η型摻雜的GaN制成，所述η型摻雜的AlxInyGanyN層的η型摻雜的濃度不高于所述η型層的η型摻雜的濃度。
8.根據(jù)權利要求I所述的外延片，其特征在于，所述P型層為復合層，所述復合層包括P型GaN層和P型GaN接觸層。
9.一種發(fā)光二極管，其特征在于，所述二極管包括如權利要求1-8任一項所述的外延片以及在所述外延片上制作的電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管的外延片以及發(fā)光二極管，屬于半導體技術領域。該外延片包括襯底以及依次層疊在襯底上的緩沖層、n型層、多量子阱層和p型層，多量子阱層包括若干個量子壘層和若干個與量子壘層相互交替生長的量子阱層，p型層直接設于多量子阱層上，多量子阱層中的靠近p型層的三個量子壘層中的至少一個為AlxInyGa1-x-yN層，其中，0<x<0.5,0<y<0.5。本發(fā)明通過將多量子阱層中的靠近p型層的三個量子壘層中的至少一個設為AlxInyGa1-x-yN層，能有效提高勢壘高度，提高了電子的限制能力，防止了電子溢流；并且通過將p型層直接設于多量子阱層上，即本發(fā)明的外延片中不包括電子阻擋層，避免了電子阻擋層對于多量子阱層的極化作用，提高了空穴的注入效率。
文檔編號H01L33/06GK102903807SQ201210384250
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權日2012年10月10日
發(fā)明者王明軍, 魏世禎, 胡加輝 申請人:華燦光電股份有限公司