[发明专利]一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于发光二极管技术领域。所述方法包括：提供衬底，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述图形化蓝宝石衬底的底宽等于或大于2.9微米；在所述衬底上沉积缓冲层；在所述缓冲层上沉积GaN成核层，所述GaN成核层包括高温低压GaN层和低温高压GaN层，所述高温低压GaN层位于所述缓冲层与所述低温高压GaN层之间；顺次在所述GaN成核层上沉积GaN高温填平层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有优异的高热导率、耐高温、耐酸碱、高硬度等特型，被广泛应用于制作蓝、绿、以及紫外发光二极管。GaN基发光二极管通常包括外延片和设于外延片上的电极。

现有的一种GaN基发光二极管的外延片，其包括衬底、以及依次生长在衬底上的缓冲层、GaN成核层、填平层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层(又称有源层)、电子阻挡层和P型层。当有电流通过时，N型层的电子和P型层的空穴进入多量子阱层阱区并且复合，发出可见光。其中，衬底为图形化蓝宝石衬底(Al₂O₃)。图形化蓝宝石衬底生长GaN外延层(包括沉积在缓冲层上的其他层)能够增加外延层底层(包括GaN成核层和填平层)反射，并且图形的底宽越大，越有利于器件出光。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在图形化蓝宝石衬底上生长GaN外延层主要是得到基于蓝宝石c向面生成的GaN外延层。对于图形化蓝宝石衬底，图形之间的衬底表面为蓝宝石衬底c向面。当图形周期不变且图形的底宽变大时，图形之间的蓝宝石c向面的面积变小，这增加了在c向面上生长外延层的难度。

发明内容

本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，能够在蓝宝石c向面的面积比较小的情况下生长GaN基外延层。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：

提供衬底，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述图形化蓝宝石衬底的底宽等于或大于2.9微米；

在所述衬底上沉积缓冲层；

在所述缓冲层上沉积GaN成核层，所述GaN成核层包括高温低压GaN层和低温高压GaN层，所述高温低压GaN层位于所述缓冲层与所述低温高压GaN层之间；

顺次在所述GaN成核层上沉积GaN高温填平层、未掺杂GaN层、N型层、多量子阱层和P型层。

可选地，所述在所述缓冲层上沉积GaN成核层，包括：

驱动沉积有所述缓冲层的衬底转动，并在转动的所述缓冲层上沉积所述高温低压GaN层和所述低温高压GaN层，所述高温低压GaN层的生长温度为1030～1060℃、生长压力为100～300torr，所述低温高压GaN层的生长温度为1000～1030℃、生长压力为400～600torr，所述高温低压GaN层的厚度小于所述低温高压GaN层的厚度，所述GaN成核层的厚度为1～2微米。

可选地，在沉积所述高温低压GaN层时，所述衬底的转速为1000～1200转/分钟，

在沉积所述低温高压GaN层时，所述衬底的转速为400～600转/分钟。

可选地，所述缓冲层包括AlN层和BGaN层，所述AlN层位于所述衬底与所述BGaN层之间，所述在所述衬底上沉积缓冲层，包括：

在所述衬底上沉积所述AlN层，所述AlN层的厚度为5～20nm，所述AlN层的生长压力为100～200torr，所述AlN层的生长温度为500～600℃；