一种发光二极管外延片及制备方法与流程

1.本发明属于半导体技术领域，具体地涉及一种发光二极管外延片及制备方法。


背景技术：

2.近年来，紫外光的应用不断的拓展，可以应用于水净化、紫外固化、杀菌、消毒、空气净化、防伪检测、紫外光治疗、医疗工具的消毒、光刻和医疗诊断等领域。目前市场中采用的紫外光源多为汞灯，汞灯的发光效率虽然高，但是它的发光光谱非常的宽，而我们实际应用中只用到特定波段的光，大量的光能会被浪费掉。相比于汞灯，氮化镓基led发光波段更加窄，不会有光能浪费的情况发生。另外，氮化镓基紫外led还具有无毒无害，寿命长等优势。虽然氮化镓基紫外led具有诸多优势，但是目前其器件的发光效率仍然比较低，而且大功率发光器件制备困难，导致目前市场上主要的紫外光源仍然是汞灯。
3.n型gan层产生电子的数量远大于空穴的数量，电子的有效质量小于空穴，造成电子的迁移率远高于空穴的迁移率。因此电子流入有源层，造成有源层后几个量子阱发光，其他量子阱并不发光，降低量子阱的发光效率。另外algan存在较大的极化电场，会产生量子限制斯塔克效应，降低器件的内量子效率。极化电场会产生阻碍载流子进入有源区的势垒，也不利于提高器件内量子效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管外延片及制备方法，用于解决因电子流入有源层，造成有源层后几个量子阱发光，其他量子阱并不发光，降低量子阱的发光效率的技术问题。
5.一方面，该发明提供以下技术方案，一种发光二极管外延片，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、电子注入层及第二半导体层；所述电子注入层包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的ingan层和bsigan层，多个交替层叠的所述ingan层和所述bsigan层形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度、所述第二电子扩展层的厚度、所述电子存储层的厚度依次增大，所述bsigan层的厚度大于所述ingan层的厚度，其中所述ingan层中in组分范围为0.01~0.2，所述bsigan层中b组分范围为 0.01~0.5，所述bsigan层中si组分范围为0.01~0.1。与现有技术相比，本发明的有益效果是：沉积第一电子扩展（algaon层），掺杂al/o元素，其势垒高于gan层，减慢电子流速，使电子与空穴在量子阱的空间波函数重叠度更高，提高量子阱的发光效率。沉积电子存储层（多个ingan层和bsigan层形成的超晶格结构）形成势阱及势垒层，既可以有效将电子存储在势阱层中，又可以有效降低n型algan层与量子阱层的极化效应，提高量子阱层内量子效率。沉积第二电子扩展层（sialn层）因aln层在有源层前形成的二维平面，使电子分布这二维平面上，均匀的注入到量子阱层中，同时适当的si可以增加电子的注入通道，提高电子的注入效率，提高发光二极管的发光效率。
6.进一步的，所述第一电子扩展层为 algaon层，所述algaon层中al组分的范围为0.01~0.5，所述algaon层中o组分的范围为0.01~0.5。
7.进一步的，所述第一电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm，所述ingan层的厚度范围为1 nm ~10 nm，所述bsigan层厚度范围为5 nm ~50 nm，所述第二电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm。
8.进一步的，所述第二电子扩展层为sialn层，所述sialn层中si组分的范围为0.01~0.1。
9.进一步的，所述电子存储层的交替层叠周期数范围为1个~50个。
10.进一步的，所述第一半导体层包括缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层，所述第二半导体层包括有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层，其中，所述缓冲层、所述非掺杂algan层、所述n型algan层、所述电子注入层、所述有源层、所述电子阻挡层、所述p型algan层和所述p型接触层依次沉积在所述衬底上。
11.另一方面，本发明还提出一种发光二极管外延片制备方法，所述制备方法包括以下步骤：提供一衬底；在所述衬底上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积非掺杂algan层；在所述非掺杂algan层上沉积n型algan层；在所述n型algan层上沉积电子注入层，其中，所述电子注入层包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的ingan层和bsigan层，多个交替层叠的所述ingan层和所述bsigan层形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度、所述第二电子扩展层的厚度、所述电子存储层的厚度依次增大，所述bsigan层的厚度大于所述ingan层的厚度，其中，所述ingan层中in组分范围为0.01~0.2，所述bsigan层中b组分范围为 0.01~0.5，所述bsigan层中si组分范围为0.01~0.1；在所述电子注入层上沉积有源层；在所述有源层上沉积电子阻挡层在所述电子阻挡层上沉积p型algan层；在所述p型algan层上沉积p型接触层。
12.进一步的，所述电子注入层的生长温度的范围为800℃~1000℃。
13.进一步的，所述第一电子扩展层为 algaon层，所述algaon层生长气氛o2/n2/nh3的比例范围为1:1:1~1:10:50，所述电子存储层和所述第二电子扩展层生长气氛n2/nh3的比例范围为1:1~1:10，所述algaon层生长气氛含有o2为algaon层提供o2源。
14.进一步的，所述第一电子扩展层、所述电子存储层、所述第二电子扩展层生长压力范围为50 torr ~500 torr。
附图说明
15.图1为本发明第一实施例中的发光二极管外延片的结构示意图。
16.图2为本发明第二实施例中发光二极管外延片的制备方法流程图。
17.主要元件符号说明：100、衬底； 200、缓冲层；300、非掺杂algan层；400、n型gan层；
500、电子注入层；510、algaon层； 520、ingan层；530、bsigan层；540、sialn层；600、有源层；700、电子阻挡层；800、p型algan层；900、p型接触层。
18.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
20.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.实施例一请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的发光二极管外延片，包括衬底100及依次沉积在所述衬底100上的第一半导体层、电子注入层500及第二半导体层；所述电子注入层500包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的ingan层 520和bsigan层530，从而形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm，所述ingan层 520的厚度范围为1 nm ~10 nm，所述bsigan层530厚度范围为5 nm ~50 nm，所述第二电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm。所述第一电子扩展层的厚度大于所述第二电子扩展层的厚度，所述第二电子扩展层的厚度大于所述电子存储层的厚度，所述bsigan层的厚度大于所述ingan层的厚度，其中，所述ingan层中in组分范围为0.01~0.2，所述bsigan层中b组分范围为 0.01~0.5，所述bsigan层中si组分范围为0.01~0.1。
23.可选地，所述第一电子扩展层的厚度范10 nm 、30 nm 、50 nm 、65 nm 或者100 nm。所述ingan层 520的厚度为1 nm 、3 nm、6nm 或者10 nm。所述bsigan层530厚度为5 nm、15 nm 、25 nm 、30 nm、45 nm 或者50 nm。所述第二电子扩展层的厚度范围为10 nm 、20 nm 、35 nm 、45nm、65 nm 、75 nm 、80 nm 或者100 nm。在本实施例中，所述第一电子扩展层（algaon层510）厚度为65 nm，所述ingan层 520厚度为3 nm，所述bsigan层530厚度为25nm，所述第二电子扩展层（sialn层540）厚度为45 nm。值得说明的是，algaon层510合适的厚度既可以减慢电子流速，也可以减少因为势垒升高导致led工作电压上升，超晶格结构厚度既可以降低有源层600的极化效应，又可以储存电子，避免bsigan层530厚度太厚导致势垒高度太高，限制电子流动，sialn层540可以促进电子均匀流入有源层600。
24.进一步的，所述第一电子扩展层为 algaon层510，所述algaon层510中al组分的范围为0.01~0.5，所述algaon层510中o组分的范围为0.01~0.5。可选的，所述algaon层510中al组分为0.01、0.1、0.3、0.35或者0.5。所述algaon层510中的范围为o组分为0.01、0.1、
0.3、0.35或者0.5。在本实施例中，所述algaon层510中al组分为0.3。所述algaon层510中的范围为o组分0.1。
25.进一步的，所述ingan层 520中in组分的范围为0.01~0.2，所述bsigan层530中b组分的范围为0.01~0.5，所述bsigan层530中si组分0.01~0.1。可选的，所述ingan层 520中in组分为0.01、0.1、0.15或者0.2。所述bsigan层530中b组分为0.01、0.05、0.1、0.15、0.3或者0.5。所述bsigan层530中si组分为0.01、0.03、0.05、0.08或者0.1。在本实施中，所述ingan层 520中in组分为0.1。所述bsigan层530中b组分为0.1。所述bsigan层530中si组分为0.05。
26.进一步的，所述第二电子扩展层为sialn层540，所述sialn层540中si组分的范围为0.01~0.1。可选的，所述sialn层540中si组分为0.01、0.03、0.05、0.08或者0.1。在本实施例中，所述sialn层540中si组分为0.05。
27.进一步的，所述电子存储层的交替层叠周期数范围为1个~50个。可选的，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为1个、2个、6个、10个、22个、35个、45个或者50个。在本实施例中，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个。
28.具体的，所述第一半导体层包括缓冲层200、非掺杂algan层300、n型algan层，所述第二半导体层包括有源层600、电子阻挡层700、p型algan层800和p型接触层900，其中，所述缓冲层200、所述非掺杂algan层300、所述n型algan层、所述电子注入层500、所述有源层600、所述电子阻挡层700、所述p型algan层800和所述p型接触层900依次沉积在所述衬底100上。
29.为了方便后续的光电测试以及便于理解，在本技术中引入实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、实验组七、实验组八、实验组九以及对照组；其中，实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、实验组七、实验组八、实验组九均采用如实施例一所述的一种发光二极管外延片，其均包括实施例一中的电子注入层500，而对照组则采用现有技术中的发光二极管外延片，其结构与实施例一相同，但区别如下：对照组中采用现有技术中的无电子注入层500。
30.具体的，实验组一中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
31.实验组二中的algaon层510厚度为80nm，ingan层 520厚度为5nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
32.实验组三中的algaon层510厚度为50nm，ingan层 520厚度为1nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
33.实验组四中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为35nm，sialn层厚度为60nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，
algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
34.实验组五中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为10nm，sialn层厚度为30nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
35.实验组六中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为10个，algaon层510中al组分为0.4，algaon层510中o组分为0.2，ingan层 520中in组分为0.15，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
36.实验组七中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.2，algaon层510中o组分为0.05，ingan层 520中in组分为0.05，bsigan层530中b组分为0.1，bsigan层530中si组分为0.05，sialn层540中si组分0.05。
37.实验组八中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.3，bsigan层530中si组分为0.08，sialn层540中si组分0.08。
38.实验组九中的algaon层510厚度为65nm，ingan层 520厚度为3nm，bsigan层530厚度为25nm，sialn层厚度为45nm，交替层叠的ingan层 520和bsigan层530的周期数为6个，algaon层510中al组分为0.3，algaon层510中o组分为0.1，ingan层 520中in组分为0.1，bsigan层530中b组分为0.05，bsigan层530中si组分为0.02，sialn层540中si组分0.03。
39.将上述实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、实验组七、实验组八、实验组九以及对照组中的发光二极管外延片进行光电测试，测试结果如表1所示：
由表1可知，将对照组所提供的发光二极管外延片的光效作为基准，因此其提升光效为0%，而实验组一相比对照组，其光效提升了2%，实验组二相比对照组，其光效提升了1%，实验组三相比对照组，其光效提升了1.5%，实验组四相比对照组，其光效提升了1.2%，实验组五相比对照组，其光效提升了1.3%，实验组六相比对照组，其光效提升了1.2%，实验组七相比对照组，其光效提升了0.8%，实验组八相比对照组，其光效提升了1.0%，实验组九相比对照组，其光效提升了0.5%。
40.因此可知，实验组一所提供的发光二极管外延片相比对照组，其光效提升最大，提升了2%。
41.实施例二请参阅图2，所示为本发明第二实施例中的一种发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤s01~ s09；步骤s01，提供一衬底100；衬底100可选用衬底选自(0001)面蓝宝石衬底、aln衬底、si (111)衬底、sic(0001)衬底等均可。
42.具体地，衬底100选用蓝宝石衬底，蓝宝石是目前最常用的衬底材料，蓝宝石衬底具有制备工艺成熟、价格较低、易于清洗和处理，高温下有很好的稳定性。
43.步骤s02，在所述衬底100上沉积缓冲层200，其中，缓冲层200为aln缓冲层，aln缓冲层的厚度范围为20 nm ~200 nm。
44.具体地，选用在pvd中沉积aln缓冲层，其厚度为100 nm，采用aln缓冲层提供了与衬底100取向相同的成核中心，释放了algan和衬底100之间的晶格失配产生的应力以及热膨胀系数失配所产生的热应力，进一步的生长提供了平整的成核表面，减少其成核生长的接触角使岛状生长的gan晶粒在较小的厚度内能连成面，转变为二维外延生长，提高后续沉积algan层晶体质量，降低位错密度，提高多量子阱层辐射复合效率。
45.步骤s03，在所述缓冲层200上沉积非掺杂algan层300。
46.可选地，在aln缓冲层上采用金属有机物气相沉积法 (mocvd)沉积非故意掺杂的algan层（非掺杂algan层300），al组分0~0.5，生长温度为1000℃~1300℃，生长压力50 torr ~500 torr，厚度为1 um ~5 um。
47.具体地，非故意掺杂的al
0.25
ga
0.75
n层生长温度1200℃，生长压力100 torr，生长厚度2 um ~3 um，非故意掺杂的algan层生长温度较高，压力较低，制备的到gan的晶体质量较优，同时厚度随着algan厚度的增加，压应力会通过堆垛层错释放，线缺陷减少，晶体质量提高，反向漏电降低，但提高algan层厚度对mo源(金属有机源)材料消耗较大，大大提高了发光二极管的外延成本，因此目前发光二极管外延片通常非掺杂algan生长2 um ~3 um，不仅节约生产成本，而且gan材料又具有较高的晶体质量。
48.步骤s04，在所述非掺杂algan层300上沉积n型algan层。
49.可选地，在非掺杂algan层300沉积n型algan层，al组分0~0.5，生长温度为1000℃~1300℃，掺杂浓度为1e+19 atoms/cm3~5e+20 atoms/cm3，厚度为1 um ~5 um。
50.具体地，n型al
0.3
ga
0.7
n层生长温度为1200℃，生长压力100 torr，生长厚度为2 um ~3 um，si掺杂浓度为2.5e19 atoms/cm3，首先n型掺杂的algan层为紫外led发光提供充足电子与空穴发生复合，其次n型掺杂的algan层的电阻率要比p型gan层上的透明电极的电阻率高，因此足够的si掺杂，可以有效的降低n型gan层400电阻率，最后n型掺杂的algan层足够的厚度可以有效释放应力并提升发光二极管的发光效率。
51.步骤s05，在所述n型algan层上沉积电子注入层500。
52.所述电子注入层500包括依次层叠的第一电子扩展层（algaon层510）、电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）。具体的，第一电子扩展层为algaon层510，电子存储层由多个ingan层 520和bsigan层530叠形成，从而形成的超晶格结构，第二电子扩展层为sialn层。
53.可选地，第一电子扩展层（algaon层510）厚度范围为10 nm ~100 nm，电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）厚度范围为1 nm ~10 nm，bsigan层530厚度范围为5 nm ~50 nm，第二电子扩展层（sialn层540）厚度范围为10 nm ~100 nm。
54.可选地，第一电子扩展层（algaon层510）中al组分范围为0.01~0.5，o组分的范围为0.01~0.5，所述ingan层 520中in组分范围为0.01~0.2，bsigan层530中b组分范围为0.01~0.5，si组分范围为0.01~0.1，sialn层540中si组分范围为0.01~0.1。
55.可选地，第一电子扩展层、电子存储层、第二电子扩展层（sialn层540）生长温度范围为800℃~1000℃。
56.可选地，第一电子扩展层（algaon层510）生长气氛o2/n2/nh3比例范围为1:1:1~1:10:50，电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）生长气氛n2/nh3比例范围为1:1~1:10。
57.可选地，第一电子扩展层（algaon层510）、电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）生长压力范围为50 torr ~500 torr。
58.可选地，所述电子存储层的交替层叠周期数范围为1个~50个。
59.具体地，所述电子注入层500包括第一电子扩展层（algaon层510）、电子存储层（多
个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）。第一电子扩展层（algaon层510）厚度65 nm， ingan层 520厚度为3 nm，bsigan层530厚度为25 nm，所述sialn层540厚度45 nm。algaon层510中al组分0.3，o组分0.1， ingan层 520中in组分0.1， bsigan层530中b组分0.1，si组分0.05，sialn层540中si组分0.05。第一电子扩展层（algaon层510）、电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）生长温度为900℃。第一电子扩展（algaon层510）生长气氛o2/n2/nh3比例为1:3:10，电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）生长气氛n2/nh3比例为2:3。第一电子扩展（algaon层510）、电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）、第二电子扩展层（sialn层540）生长压力为200 torr。电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）周期数为6个。
60.本发明产生的有益效果，沉积第一电子扩展（algaon层510），掺杂al/o元素，其势垒高于gan层，减慢电子流速，使电子与空穴在量子阱的空间波函数重叠度更高，提高量子阱的发光效率。沉积电子存储层（多个ingan层 520和bsigan层530形成的超晶格结构）形成势阱及势垒层，既可以有效将电子存储在势阱层中，又可以有效降低n型algan层与量子阱层的极化效应，提高量子阱层内量子效率。沉积第二电子扩展层（sialn层540）因aln层在有源层600前形成的二维平面，使电子分布这二维平面上，均匀的注入到量子阱层中，同时适当的si可以增加电子的注入通道，提高电子的注入效率，提高发光二极管的发光效率。
61.步骤s06，在所述电子注入层500上沉积有源层600。
62.可选地，有源层600为交替堆叠的almga
1-m
n量子阱层和alnga
1-n
n量子垒层，堆叠周期数的范围为3个~15个，其中almga
1-m
n量子阱层生长温度的范围为900℃~1100℃，厚度的范围为2 nm ~5 nm，生长压力的范围为50 torr ~300 torr，al组分的范围为0~0.2，alnga
1-n
n量子垒层生长温度的范围为1000℃~1300℃，厚度的范围为5 nm ~15 nm，生长压力的范围为50 torr ~300 torr，al组分的范围为0.2~1。
63.具体地，有源层600为交替堆叠的almga
1-m
n量子阱层和alnga
1-n
n量子垒层，堆叠周期数为9个，其中，量子阱的almga
1-m
n生长温度为1000℃，厚度为3.5 nm，压力200 torr，al组分为0.15，alnga
1-n
n量子垒层生长温度为1150℃，厚度为11 nm，生长压力为200 torr，al组分为0.5，多量子阱为电子和空穴复合的区域，合理的结构设计可以显著增加电子和空穴波函数交叠程度，从而提高 led 器件发光效率。
64.步骤s07，在所述有源层600上沉积电子阻挡层700。
65.可选地，algan电子阻挡层700厚度范围为10 nm ~100 nm，al组分范围为0.1~1，生长温度范围为1000℃~1100℃，压力范围为100 torr ~300 torr。
66.具体地，al
0.3
ga
0.7
n电子阻挡层700厚度30 nm，其中al组分0.75，生长温度1050℃，生长压力200torr，既可以有效地限制电子溢流，也可以减少对空穴的阻挡，提升空穴向量子阱的注入效率，减少载流子俄歇复合，提高发光二极管的发光效率。
67.步骤s08，在所述电子阻挡层700上沉积p型algan层800。
68.可选地，p型algan层800生长温度范围为1000℃~1100℃，厚度范围为20 nm ~200 nm，al组分范围为0.01~0.5，生长压力范围为100 torr ~600 torr，mg掺杂浓度范围为1e+19 atoms/cm3~5e+20 atoms/cm3。
69.具体地，p型al
0.2
ga
0.8
n层生长温度1050℃，厚度100nm，生长压力200 torr，mg掺杂浓度5e+19 atoms/cm3，mg掺杂浓度过高会破坏晶体质量，而掺杂浓度较低则会影响空穴浓度。同时，p型掺杂的algan层可以有效填平外延层，得到表面光滑的深紫外led外延片。
70.步骤s09，在所述p型algan层800上沉积p型接触层900。
71.可选地，p型接触层900生长温度范围为900℃~1100℃，厚度范围为5 nm ~50 nm，al组分范围为0~0.5，生长压力范围为100 torr ~600 torr，mg掺杂浓度范围为5e+19 atoms/cm3~5e+20 atoms/cm3。
72.具体地，p型掺杂的al
0.2
ga
0.8
n层生长温度1050℃，厚度10nm，生长压力200 torr，mg掺杂浓度1e+20 atoms/cm3，高掺杂浓度的p型gan接触层降低接触电阻。
73.将a样品和b样品使用相同芯片工艺条件制备成15 mil*15 mil芯片，其中a样品为目前量产（高掺杂mg低温p型gan层）制备得到的芯片，b样品为本方案制备得到的芯片，两个样品分别抽取300颗led芯片，在120 ma/ 60 ma电流下测试，光电效率提升1%~2%，其他项电学性能良好。
74.综上，本发明上述实施例当中的发光二极管外延片及制备方法，沉积第一电子扩展层algaon层510，掺杂al/o元素，其势垒高于gan层，减慢电子流速，使电子与空穴在量子阱的空间波函数重叠度更高，提高量子阱的发光效率。沉积电子存储层ingan/bsigan层超晶格结构形成势阱及势垒层，既可以有效将电子存储在势阱层中，又可以有效降低n型algan层与量子阱层的极化效应，提高量子阱层内量子效率。沉积第二电子扩展层sialn层540因aln层在有源层600前形成的二维平面，使电子分布这二维平面上，均匀的注入到量子阱层中，同时适当的si可以增加电子的注入通道，提高电子的注入效率，提高发光二极管的发光效率。
75.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
76.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围为的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围为。因此，本发明专利的保护范围为应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种发光二极管外延片，其特征在于，包括衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、电子注入层及第二半导体层；所述电子注入层包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的ingan层和bsigan层，多个交替层叠的所述ingan层和所述bsigan层形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度大于所述第二电子扩展层的厚度，所述第二电子扩展层的厚度大于所述电子存储层的厚度，所述bsigan层的厚度大于所述ingan层的厚度，其中，所述ingan层中in组分范围为0.01~0.2，所述bsigan层中b组分范围为 0.01~0.5，所述bsigan层中si组分范围为0.01~0.1。2.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一电子扩展层为 algaon层，所述algaon层中al组分的范围为0.01~0.5，所述algaon层中o组分的范围为0.01~0.5。3.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm，所述ingan层的厚度范围为1 nm ~10 nm，所述bsigan层厚度范围为5 nm ~50 nm，所述第二电子扩展层的厚度范围为10 nm ~100 nm。4.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第二电子扩展层为sialn层，所述sialn层中si组分的范围为0.01~0.1。5.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述电子存储层的交替层叠周期数范围为1个~50个。6.根据权利要求1所述的发光二极管外延片，其特征在于，所述第一半导体层包括缓冲层、非掺杂algan层、n型algan层，所述第二半导体层包括有源层、电子阻挡层、p型algan层和p型接触层，其中，所述缓冲层、所述非掺杂algan层、所述n型algan层、所述电子注入层、所述有源层、所述电子阻挡层、所述p型algan层和所述p型接触层依次沉积在所述衬底上。7.一种如权利要求1-6任一项所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一衬底；在所述衬底上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积非掺杂algan层；在所述非掺杂algan层上沉积n型algan层；在所述n型algan层上沉积电子注入层，其中，所述电子注入层包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的ingan层和bsigan层，多个交替层叠的所述ingan层和所述bsigan层形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度、所述第二电子扩展层的厚度、所述电子存储层的厚度依次增大，所述bsigan层的厚度大于所述ingan层的厚度，其中，所述ingan层中in组分范围为0.01~0.2，所述bsigan层中b组分范围为 0.01~0.5，所述bsigan层中si组分范围为0.01~0.1；在所述电子注入层上沉积有源层；在所述有源层上沉积电子阻挡层；在所述电子阻挡层上沉积p型algan层；在所述p型algan层上沉积p型接触层。8.根据权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述电子注入层
的生长温度的范围为800℃~1000℃。9.根据权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一电子扩展层为 algaon层，所述algaon层生长气氛o2/n2/nh3的比例范围为1:1:1~1:10:50，所述电子存储层和所述第二电子扩展层生长气氛n2/nh3的比例范围为1:1~1:10，所述algaon层生长气氛含有o2为algaon层提供o2源。10.根据权利要求7所述的发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述第一电子扩展层、所述电子存储层、所述第二电子扩展层生长压力范围为50 torr ~500 torr。

技术总结
本发明提供一种发光二极管外延片及制备方法，所述发光二极管外延片包括衬底及依次沉积在所述衬底上的第一半导体层、电子注入层及第二半导体层；所述电子注入层包括依次层叠的第一电子扩展层、电子存储层及第二电子扩展层，所述电子存储层包括多个交替层叠的InGaN层和BSiGaN层，多个交替层叠的所述InGaN层和所述BSiGaN层形成超晶格结构，所述第一电子扩展层的厚度大于所述第二电子扩展层的厚度，所述第二电子扩展层的厚度大于所述电子存储层的厚度，所述BSiGaN层的厚度大于所述InGaN层的厚度，其中，所述InGaN层中In组分范围为0.01~0.2，所述BSiGaN层中B组分范围为0.01~0.5，所述BSiGaN层中Si组分范围为0.01~0.1，提高量子阱的发光效率。阱的发光效率。阱的发光效率。


技术研发人员：程龙 郑文杰 高虹 刘春杨 胡加辉 金从龙
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2023.08.11
技术公布日：2023/9/19