本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及一種led外延片及其制備、led芯片。

背景技術(shù)：

1、led芯片是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，具有體積小、亮度高、能耗小等特點，被廣泛應(yīng)用于照明等領(lǐng)域。led芯片由led外延片裂片得到。led外延片是一種固體光源，它是利用半導(dǎo)體p?n結(jié)制成的發(fā)光器件。在正向電流導(dǎo)通時，半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子(即電子)和多數(shù)載流子(即空穴)復(fù)合，釋放出的能量以光子或部分以光子的形式發(fā)射出來。led外延片照明具有高效、節(jié)能、環(huán)保和使用壽命長等顯著優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于路燈、顯示屏、室內(nèi)照明和汽車燈等各個方面?？紤]到發(fā)光亮度是led外延片競爭力最重要的衡量指標，如何能在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提升led外延片的亮度，是增加led外延片競爭力的永恒話題。

2、目前，常使用藍寶石、硅或碳化硅等材料作為襯底。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加，對led芯片亮度的要求也越來越高，如何提升芯片的亮度成為當前最主要的技術(shù)難點。而芯片亮度的提升主要靠外延提升，因此外延結(jié)構(gòu)的優(yōu)化也是當前最為主要的技術(shù)手段。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的是提供一種led外延片及其制備方法、led芯片，解決現(xiàn)有技術(shù)中的led外延片亮度不高的問題。

2、本發(fā)明提供一種led外延片，包括n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層，所述發(fā)光層包括依次設(shè)置的第一多量子阱層和第二多量子阱層，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層均為周期性交疊結(jié)構(gòu)，均包括量子阱層和量子壘層，所述量子阱層為ingan層，所述量子壘層為gan層，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度小于所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度。

3、本發(fā)明通過適當減薄靠近n側(cè)的ingan層厚度，一是減少了缺陷的產(chǎn)生，二是降低了v-pits的放大，改善后續(xù)多量子阱層的生長，提高了輻射復(fù)合幾率，最終提高發(fā)光效率。具體的，led芯片發(fā)光原理為電能轉(zhuǎn)化成光能，在通電的情況下電子和空穴在多量子阱層中相遇發(fā)生輻射復(fù)合而發(fā)光，通常電子和空穴基本在靠近p型半導(dǎo)體層一側(cè)的2-5組量子阱層中復(fù)合，而靠近n型半導(dǎo)體層一側(cè)的量子阱層空穴到不了所以不參與發(fā)光，主要起到一個應(yīng)力釋放的作用。由于在生長ingan層時溫度相對較低，再加上in的摻雜導(dǎo)致該層的晶體質(zhì)量較差，缺陷和v-pits會在這個地方產(chǎn)生和放大，從而影響后續(xù)多量子阱層的生長；而產(chǎn)生的缺陷也會降低輻射復(fù)合幾率影響發(fā)光效率。因此，通過針對性地減少靠近n型半導(dǎo)體層一側(cè)的ingan層厚度，有效減少此處的缺陷產(chǎn)生，以及降低了v-pits的放大，從而改善了后續(xù)多量子阱層的生長，進而最終達到了發(fā)光效率提高的效果。因此，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的led外延片亮度不高的問題。

4、優(yōu)選地，所述第一多量子阱層的周期數(shù)為1-5，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層的周期數(shù)之和為6-14。

5、優(yōu)選地，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度與所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度之比為82％-97％。

6、優(yōu)選地，單個周期內(nèi)，所述第二多量子阱層中所述量子阱層的厚度為2nm-4nm，所述量子壘層的厚度為8nm-12nm。

7、優(yōu)選地，所述led外延片還包括襯底，以及依次層疊于所述襯底上aln層、緩沖層、三維gan層、非摻雜gan層、所述n型半導(dǎo)體層、所述應(yīng)力釋放層和所述發(fā)光層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層。

8、本發(fā)明還提供一種led外延片的制備方法，方法包括：

9、提供一半成品外延片；

10、在所述半成品外延片上依次生長n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層；

11、其中，所述發(fā)光層包括依次設(shè)置的第一多量子阱層和第二多量子阱層，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層均為周期性交疊結(jié)構(gòu)，均包括量子阱層和量子壘層，所述量子阱層為ingan層，所述量子壘層為gan層，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度小于所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度。

12、優(yōu)選地，所述在所述半成品外延片上依次生長n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層的步驟包括：

13、將所述半成品外延片置于mocvd設(shè)備中，依次在所述半成品外延片上生長所述n型半導(dǎo)體層、所述應(yīng)力釋放層和所述發(fā)光層，

14、其中，生長所述發(fā)光層中的ingan層時，生長溫度為700℃-850℃，in組分為10％-30％，mo源為tega和tmin，通入氣體為n2和nh3，nh3作為反應(yīng)氣體，n2作為載氣，生長壓力為100torr-300torr，所述第一多量子阱層中ingan層的厚度小于所述第二多量子阱層中ingan層的厚度。

15、優(yōu)選地，所述第二多量子阱層中所述量子阱層的厚度為2nm-4nm，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度與所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度之比為82％-97％。

16、優(yōu)選地，所述第一多量子阱層的周期數(shù)為1-5，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層的周期數(shù)之和為6-14。

17、本發(fā)明還提供一種包括上述led外延片的led芯片。

技術(shù)特征：

1.一種led外延片，其特征在于，包括n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層，所述發(fā)光層包括依次設(shè)置的第一多量子阱層和第二多量子阱層，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層均為周期性交疊結(jié)構(gòu)，均包括量子阱層和量子壘層，所述量子阱層為ingan層，所述量子壘層為gan層，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度小于所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述第一多量子阱層的周期數(shù)為1-5，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層的周期數(shù)之和為6-14。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的led外延片，其特征在于，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度與所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度之比為82％-97％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，單個周期內(nèi)，所述第二多量子阱層中所述量子阱層的厚度為2nm-4nm，所述量子壘層的厚度為8nm-12nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的led外延片，其特征在于，所述led外延片還包括襯底，以及依次層疊于所述襯底上aln層、緩沖層、三維gan層、非摻雜gan層、電子阻擋層和p型半導(dǎo)體層；

6.一種led外延片的制備方法，其特征在于，用于制備1至5任一項權(quán)利要求所述的led外延片，所述制備方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的led外延片的制備方法，其特征在于，所述在所述半成品外延片上依次生長n型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層的步驟包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的led外延片的制備方法，其特征在于，所述第二多量子阱層中所述量子阱層的厚度為2nm-4nm，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度與所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度之比為82％-97％。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的led外延片的制備方法，其特征在于，所述第一多量子阱層的周期數(shù)為1-5，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層的周期數(shù)之和為6-14。

10.一種led芯片，其特征在于，所述led芯片包括權(quán)利要求1至5任一項中所述的led外延片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種LED外延片及其制備方法、LED芯片，屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，其中LED外延片包括N型半導(dǎo)體層、應(yīng)力釋放層和發(fā)光層，所述發(fā)光層包括依次設(shè)置的第一多量子阱層和第二多量子阱層，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層均為周期性交疊結(jié)構(gòu)，均包括量子阱層和量子壘層，所述量子阱層為InGaN層，所述量子壘層為GaN層，所述第一多量子阱層中的所述量子阱層的厚度小于所述第二多量子阱層中的所述量子阱層的厚度，所述第一多量子阱層的周期數(shù)為1?5，所述第一多量子阱層和第二多量子阱層的周期數(shù)之和為6?14。本發(fā)明中的LED外延片解決了現(xiàn)有技術(shù)中的LED外延片亮度不高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：胡加輝,劉春楊,金從龍,顧偉
受保護的技術(shù)使用者：江西兆馳半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30