高亮度發(fā)光二極管外延片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(英文Light Emitting D1de，簡稱LED)領(lǐng)域，特別涉及一種高亮度發(fā)光二極管外延片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED作為一種高效、綠色環(huán)保的新型固態(tài)照明光源，具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高及使用功耗低等優(yōu)點，因而在照明領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時LED在手機(jī)、顯示屏等背光方面的應(yīng)用也愈來愈熱門。現(xiàn)有的GaN基LED芯片結(jié)構(gòu)包括襯底、緩沖層、N型GaN層、多量子阱層、P型GaN層等。
[0003]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(shù)至少存在以下問題:
[0004]由于應(yīng)用在背光上的發(fā)光二極管芯片的特點是細(xì)長型的，該特性決定其橫向電流擴(kuò)展能力比其它類型應(yīng)用的芯片要差很多，所以如何提高背光芯片的橫向擴(kuò)展能力以改善發(fā)光分布的均勻性迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種高亮度發(fā)光二極管外延片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高亮度發(fā)光二極管外延片，所述高亮度發(fā)光二極管外延片包括:襯底，以及依次覆蓋在所述襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層和P型GaN層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層；
[0007]所述N型GaN層包括依次覆蓋在所述u型GaN層上的第一 N型GaN子層、第二 N型GaN子層和第三N型GaN子層，其中，所述高亮度發(fā)光二極管外延片的臺階面位于所述第二 N型GaN子層上，所述第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向所述GaN中通入Si源進(jìn)行摻雜。
[0008]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述第一N型GaN子層、所述第二N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。
[0009]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述第一N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的慘Si量ml為:50sccm < ml < 80sccm，所述第二N型GaN子層的慘Si量m2為:10sccm < m2<160sccmo
[0010]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm < d < 30nm。
[0011]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0012]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種高亮度發(fā)光二極管外延片制備方法，所述方法包括:
[0013]提供一襯底；
[0014]在所述襯底上生長u型GaN層；
[0015]在所述U型GaN層上生長N型GaN層，所述N型GaN層包括依次覆蓋在所述u型GaN層上的第一 N型GaN子層、第二 N型GaN子層和第三N型GaN子層，其中，所述高亮度發(fā)光二極管外延片的臺階面位于所述第二 N型GaN子層上，所述第二 N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向所述GaN中通入Si源進(jìn)行摻雜；
[0016]在所述N型GaN層上生長多量子阱有源層，所述多量子阱有源層包括交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層；
[0017]在所述多量子阱有源層上生長P型GaN層。
[0018]在本發(fā)明實施例的一種實現(xiàn)方式中，所述第一N型GaN子層、所述第二N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。
[0019]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述第一N型GaN子層和所述第三N型GaN子層的慘Si量ml為:50sccm < ml < 80sccm，所述第二N型GaN子層的慘Si量m2為:10sccm < m2<160sccmo
[0020]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm < d < 30nm。
[0021]在本發(fā)明實施例的另一種實現(xiàn)方式中，所述u型GaN層的厚度為I?4um。
[0022]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0023]本發(fā)明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層以及P型GaN層，其中，第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，且每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進(jìn)行摻雜，這種方式生長出的第二N型GaN子層的載流子濃度較高，因而橫向電阻較小，另外發(fā)光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層上，所以電流由N電極傳輸下來時橫向擴(kuò)展較為容易，S卩N型GaN層的電流橫向擴(kuò)展能力到明顯的改善，使得發(fā)光二極管的發(fā)光均勻性得到改善，大大提高發(fā)光二極管的亮度。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例提供的高亮度發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例提供的高亮度發(fā)光二極管外延片制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種高亮度發(fā)光二極管外延片的結(jié)構(gòu)示意圖，適用于藍(lán)綠光波的GaN基LED，參見圖1，該高亮度發(fā)光二極管外延片包括:襯底100，以及依次覆蓋在襯底100上的u型GaN層101、N型GaN層102、多量子阱有源層103以及P型GaN層104，該多量子阱有源層103包括:交替生長的多個InGaN阱層和多個GaN皇層。
[0029]其中，P^^GaN層102包括依次覆蓋在u型GaN層101上的第一N型GaN子層112、第二N型GaN子層122和第三N型GaN子層132，其中，高亮度發(fā)光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層122上，第二N型GaN子層122采用多個生長周期生長而成，在每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進(jìn)行摻雜。
[0030]在該發(fā)光二極管外延片中，第二N型GaN子層采用多個生長周期生長而成，且每個生長周期中，先生長一定厚度的GaN，然后再向GaN中通入Si源進(jìn)行摻雜，這種方式生長出的第二N型GaN子層的載流子濃度較高，因而橫向電阻較小，另外發(fā)光二極管外延片的臺階面位于第二N型GaN子層上，所以電流由N電極傳輸下來時橫向擴(kuò)展較為容易，S卩N型GaN層的電流橫向擴(kuò)展能力到明顯的改善，使得發(fā)光二極管的發(fā)光均勻性得到改善，大大提高發(fā)光二極管的亮度。
[0031 ] 可選地，第一 N型GaN子層112、第二 N型GaN子層122和第三N型GaN子層132的厚度之和為 lum_3um。
[0032 ] 優(yōu)選地，第一 N型GaN子層112、第二 N型GaN子層122和第三N型GaN子層132的厚度分別為0.8um、0.4um和0.4um。上述各層的厚度分配可以很好的配合芯片的刻蝕深度(如1.3um)，保證N電極能夠刻蝕在第二N型GaN子層122上，從而實現(xiàn)電流橫向擴(kuò)展能力的提升。
[0033]可選地，第一N型GaN子層112和第三N型GaN子層132的摻Si量ml為:50sccm<ml <80sccm，第二N型GaN子層122的摻Si量m2為:10sccm < m2 < 160sccm。采用上述摻雜Si的量，既可以避免由于摻Si量太小引起的電壓高、亮度低的負(fù)面效應(yīng)，又可以避免由于摻Si量太大弓I起表面黑點的問題。
[0034]優(yōu)選地，ml的優(yōu)選值為70sccm，m2的優(yōu)選值為140sccm，從而可提高載流子濃度、降低材料電阻、改善發(fā)光分布的均勻性。
[°035] 可選地，每個生長周期生長的GaN的厚度d為:5nm< d < 30nm。采用上述厚度d，既可以避免由于厚度太小引起Vf高電壓過低，又可以避免由于厚度太大會引起表面黑點的問題。
[0036]優(yōu)選地，GaN的厚度d為5nm。
[0037]其中，InGaN講層和GaN皇層的層數(shù)均為6。
[0038]進(jìn)一步地，u型GaN層101的厚度為I?4μπι(優(yōu)選2μπι)，Ν型GaN層102的厚度為I?4μπι(優(yōu)選I.6μηι)，InGaN講層的厚度為2.8?3.8nm(優(yōu)選為3?3.5nm)，GaN皇層的厚度為6nm?20nm(優(yōu)選為8?15nm)層 104為 100?500nm(優(yōu)選200nm)。
[0039]在本實施例中，襯底100包括但不限于藍(lán)寶石襯底。
[0040]本發(fā)明提供的外延片包括:襯底，和依次覆蓋在襯底上的u型GaN層、N型GaN層、多量子阱有源層、P型AlGaN層以及P型GaN層，其中，第二N型GaN子層采用多個生長周期