[发明专利]外延结构量子阱应力释放层的生长方法及其外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及LED外延设计技术领域，特别地，涉及一种外延结构量子阱应力释放层的生长方法及其外延结构。

背景技术

以GaN为基础的发光二极管(LED)作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性灯优点，正在迅速被广泛地应用于交通信号灯、手机背光源、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、隧道灯等。

因此，LED的各方面性能提升都被业界重点关注。

发明内容

本发明目的在于提供一种外延结构量子阱应力释放层的生长方法及其外延结构，以解决进一步提高LED亮度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种外延结构量子阱应力释放层的生长方法，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长有缘层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层、生长InGaN层步骤；

在生长掺SiGaN层步骤与生长有缘层MQW步骤之间，包括生长量子阱应力释放层步骤A：

在温度为750-800℃，300mbar的反应室内，通入三甲基铟、三甲基镓、三乙基镓和三甲基铝，生成40nm厚度的GaN层和2nm厚度的Al_yIn_xGa_（1-x-y）N层，其中x=0.05-0.08，y=0.02-0.05，总厚度为160nm。

优选的，所述步骤A之前包括步骤：

S1、处理衬底：在1000-1100℃的的氢气气氛下，处理蓝宝石衬底5-6分钟；

S2、生长低温缓冲GaN层：降温至500-550℃，在蓝宝石衬底上生长厚度为30-40nm的低温缓冲GaN层；

S3、生长不掺杂GaN层：升温至1000-1100℃，持续生长厚度为1-2.5um的不掺杂GaN层；

S4、生长掺Si的GaN层：持续生长厚度为2-4um的N型掺16～32sccm Si的GaN层，Si的掺杂浓度为5E18-2E19atom/cm³。

优选的，所述步骤A之后包括步骤：

D1、周期性生长有缘层MQW：低温750℃生长掺杂250～500sccm In的厚度为3nm的In_xGa_（1-x）N层，其中x=0.20-0.21，高温840℃生长厚度为12nm的GaN层，In_xGa_（1-x）N/GaN层的周期数为15；In的掺杂浓度为1E19-1E20atom/cm³。

D2、生长P型AlGaN层：升高温度到930-950℃持续生长厚度为20-30nm的P型AlGaN层；

D3、生长P型GaN层：升高温度到950-980℃持续生长厚度为0.15-0.20um的掺600～800sccmMg的P型GaN层；Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atom/cm³；

D4、生长InGaN层：降低温度到650-680℃时生长厚度为5-10nm的掺1200～1800sccmMg的InGaN层；Mg的掺杂浓度为1E20～1E21atom/cm³；

D5、降低温度到700-750℃，在氮气气氛下活化P型GaN层，持续时间20-30分钟。

本发明还公开了一种外延结构，包括总厚度为160nm的量子阱应力释放层，所述量子阱应力释放层为掺In和Al的HT MQW层，包括40nm厚度的GaN层和2nm厚度的Al_yIn_xGa_（1-x-y）N层，其中x=0.05-0.08，y=0.02-0.05。

优选的，所述量子阱应力释放层之下，从下到上依次包括：

GaN成核层，厚度为30-40nm；

非掺杂uGaN缓冲层，厚度为1-2.5um；

nGaN层，厚度为2-4um，Si的掺杂浓度为5E18-2E19atom/cm³。

优选的，所述量子阱应力释放层之上，从下到上依次包括：