[发明专利]GaN基Ⅲ‑Ⅴ族化合物半导体LED外延片及生长方法

权利要求书

1.一种GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片，其结构从下至上依次为：衬底，低温GaN缓冲层，第一高温非掺杂GaN层，第二高温非掺杂GaN层，其特征在于：

在所述第二高温非掺杂GaN层上为AlGaN/GaN超晶格层，在所述AlGaN/GaN超晶格层上为高温N型GaN层，在所述高温N型GaN层上为应力释放层，在所述应力释放层上为MQW保护层，在所述MQW保护层上为P型电子阻挡层，在所述P型电子阻挡层上为高温P型GaN层，在所述高温P型GaN层上为接触层；其中，

所述高温N型GaN层中周期性插入SiN掩膜/N型GaN层，所述SiN掩膜/N型GaN层的周期数为5～20；

所述MQW保护层由第一AlGaN/InGaN超晶格层组成，所述第一AlGaN/InGaN超晶格层的周期数为3～12；

所述P型电子阻挡层由低温生长的P型AlInGaN和高温生长的第二AlGaN/InGaN超晶格层组成，所述第二AlGaN/InGaN超晶格层为P型。

2.根据权利要求1所述的GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片，其特征在于：所述应力释放层为2～6个InGaN/GaN层，InGaN的厚度在0.5～10nm，GaN的厚度在20～50nm。

3.根据权利要求2所述的GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片，其特征在于：所述第二AlGaN/InGaN超晶格层的厚度在20～40nm，Al掺杂浓度为1E+19～3E+20atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E+19～1E+20atom/cm³。

4.一种GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片的生长方法，依次包括处理衬底，低温GaN缓冲层，第一高温非掺杂GaN层，第二高温非掺杂GaN层的步骤，其特征在于，还包括：

在所述第二高温非掺杂GaN层上生长AlGaN/GaN超晶格层；

在所述AlGaN/GaN超晶格层上生长高温N型GaN层；

在所述高温N型GaN层上生长应力释放层；

在所述应力释放层上生长MQW保护层；

在所述MQW保护层上生长P型电子阻挡层；

在所述P型电子阻挡层上生长高温P型GaN层；

在所述高温P型GaN层上生长接触层；其中，

所述生长高温N型GaN层的步骤包括：周期性插入SiN掩膜/N型GaN层，所述SiN掩膜/N型GaN层的周期数为5～20；

所述生长MQW保护层的步骤包括：周期性生长第一AlGaN/InGaN超晶格层，所述第一AlGaN/InGaN超晶格层的周期数为3～12；

所述生长P型电子阻挡层的步骤包括：低温生长P型AlInGaN，再高温生长第二AlGaN/InGaN超晶格层，所述第二AlGaN/InGaN超晶格层为P型。

5.根据权利要求4所述的GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片的生长方法，其特征在于，所述周期性插入SiN掩膜/N型GaN层包括：在1000～1100℃，通入NH₃和SiH₄，使NH₃和SiH₄在高温下反应生成SiN掩膜，生长时间为20-50s，接着生长10～50nm的N型GaN。

6.根据权利要求5所述的GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片的生长方法，其特征在于，所述周期性生长第一AlGaN/InGaN超晶格层包括：压力控制在300mbar～400mbar，温度为800～850℃生长厚度为1～5nm的AlGaN层，温度为800～850℃生长厚度为1-5nm的InGaN层，AlGaN单层和InGaN单层厚度比为1:1，所述第一AlGaN/InGaN超晶格层的周期数为3～12。

7.根据权利要求6所述的GaN基Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体LED外延片的生长方法，其特征在于，所述生长第二AlGaN/InGaN超晶格层包括：温度调至780～950℃，通入TMGa、NH₃、Cp₂Mg和TMAl，压力控制在100～500mbar，生长厚度为20～40nm，Al掺杂浓度为1E+19～3E+20atom/cm³，Mg掺杂浓度为1E+19～1E+20atom/cm³。