[发明专利]基于AlN衬底的LED外延结构及生长方法和LED

说明书

本发明公开了一种基于AlN衬底的LED外延结构及生长方法和LED，所述AlN衬底包括基底和位于所述基底上的AlN层，所述LED外延结构包括位于所述AlN层上、且依次生长的N型GaN层、有源区和P型GaN层，所述LED外延结构还包括：位于所述AlN层与所述N型GaN层之间的缓冲层，所述缓冲层包括生长于所述AlN层背离所述基底一侧表面上、且厚度小于所述AlN层的AlN过渡层。由上述内容可知，本发明提供的技术方案，在AlN衬底的AlN层表面上形成一较薄的AlN过渡层，有效的释放LED外延结构与AlN衬底之间的应力，减少生长LED外延结构过程中出现碎裂情况的几率。

技术领域

本发明涉及半导体光电子器件技术领域，更为具体的说，涉及一种基于AlN衬底的LED外延结构及生长方法和LED。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品，具有体积小、颜色丰富多彩、能耗低、使用寿命长等优点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。其中，以GaN为代表的发光二极管，成本低，外延和芯片工艺相对成熟，仍然引领着前沿和热点技术。

目前，GaN材料绝大多数生长在蓝宝石衬底上，由于GaN材料与蓝宝石衬底之间有较大的晶格失配度和较大的热膨胀系数差异，导致GaN外延层内产生高密度的缺陷，抗静电能力较差，静电放电会造成LED突发性失效或潜在性失效。故而，现有常在蓝宝石衬底上形成AlN层得到AlN衬底，进而在AlN衬底上生长LED外延结构，但是，现有AlN衬底的晶体质量比较好，而生长的外延结构晶体质量比较差，使得AlN衬底和外延结构之间应力较大，因此在生长外延结构的过程中，经常出现碎裂的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于AlN衬底的LED外延结构及生长方法和LED，在AlN衬底的AlN层表面上形成一较薄的AlN过渡层，有效的释放LED外延结构与AlN衬底之间的应力，减少生长LED外延结构过程中出现碎裂情况的几率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于AlN衬底的LED外延结构，所述AlN衬底包括基底和位于所述基底上的AlN层，所述LED外延结构包括位于所述AlN层上、且依次生长的N型GaN层、有源区和P型GaN层，所述LED外延结构还包括：

位于所述AlN层与所述N型GaN层之间的缓冲层，所述缓冲层包括生长于所述AlN层背离所述基底一侧表面上、且厚度小于所述AlN层的AlN过渡层。

可选的，所述缓冲层还包括：

生长于所述AlN过渡层背离所述基底一侧表面上的均匀化层，所述均匀化层为AlxGa1-xN层、GaN层、AlGaInN层和AlInN层中一种或任意两种组成的周期性叠层。

可选的，所述缓冲层还包括：

生长于所述均匀化层背离所述基底一侧表面上的高压低温GaN层；

及，生长于所述高压低温GaN层背离所述基底一侧表面上的低压高温GaN层，所述低压高温GaN层的生长压力小于所述高压低温GaN层的生长压力，且所述低压高温GaN层的生长温度大于所述高压低温GaN层的生长温度。

可选的，所述AlN过渡层的厚度范围为0.5纳米-25纳米，包括端点值。

可选的，所述均匀化层为AlxGa1-xN层，其中，所述AlxGa1-xN层的厚度范围为5纳米-150nm，包括端点值，x大于0且小于1。

可选的，所述高压低温GaN层的厚度范围为5纳米-150纳米，包括端点值；

及，所述低压高温GaN层的厚度范围为5纳米-150纳米，包括端点值。