[发明专利]一种LED外延结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种LED外延结构及其制备方法，所述LED外延结构从下到上包含：衬底、缓冲层、非掺杂层、N型层、多周期应力调节结构(GaN/In_xGa_1‑xN)_n1、发光层多周期量子阱结构(GaN/In_aGa_1‑aN)_n2、P型电子阻挡层、p‑GaN层；所述非掺杂层包含有多周期结构，每个周期进一步包含低温生长的LTGaN层，以及高温生长的第一HTGaN层、AlGaN层、第二HTGaN层。本发明可以有效提高LED外延片的晶体质量，提升LED的发光效率、抗静电能力以及抗老化能力。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种LED外延结构及其制备方法。

背景技术

半导体LED具有寿命长、耗能少、体积小、响应快、绿色环保等突出的优点，是近年来全球最具发展前景的高技术领域之一，被称为第四代照明光源或绿色光源，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次标志性飞跃。在通用照明、显示、背光等领域已经得到广泛的应用。随着LED产业的发展，以及在商业照明、舞台灯、特殊照明、汽车头灯等高端大功率器件上的应用，对LED的发光效率、抗静电性能和稳定性提出了更高的要求。

发明内容

本发明涉及一种LED外延结构及其制备方法，提出了GaN型LED中非掺杂层的新结构，可以有效提高LED外延片的晶体质量，提升LED的发光效率、抗静电能力以及抗老化能力。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种LED外延结构的制备方法，包含以下过程：

步骤一、在衬底上生长缓冲层；

步骤二、在缓冲层上生长非掺杂层；所述非掺杂层包含有多周期结构，每个周期进一步包含低温生长的LTGaN层，以及高温生长的第一HTGaN层、AlGaN层、第二HTGaN层；

步骤三、在所述非掺杂层上生长N型层；

步骤四、在所述N型层生长结束后，生长多周期应力调节结构(GaN/In_xGa_1-xN)_n1；

步骤五、在所述多周期应力调节结构(GaN/In_xGa_1-xN)_n1生长结束后，生长发光层多周期量子阱结构(GaN/In_aGa_1-aN)_n2；

步骤六、在所述发光层多周期量子阱结构(GaN/In_aGa_1-aN)_n2生长结束后，生长P型电子阻挡层；

步骤七、在所述P型电子阻挡层上生长p-GaN层。

可选地，在步骤二中，所述非掺杂层的多周期结构的周期数大于3；

所述LTGaN层的生长温度为750～950℃，载气为氢气和氮气，氢气和氮气的摩尔比为0～0.6，以氮气为主；厚度为60nm～1μm；生长成粗糙的三维岛状形貌；

生长完LTGaN层之后，生长温度从750～950℃升到950～1200℃，载气为氢气和氮气，氮气和氢气的摩尔比为0.05～0.6，以氢气为主，在升温退火过程中，去除掉结晶质量差的部分；

所述第一HTGaN层、AlGaN层、第二HTGaN层的组合，生长温度为950～1200℃，载气为氢气和氮气，氮气和氢气的摩尔比为0.05～0.6，以氢气为主；该组合的厚度为120nm～1.5μm；AlGaN层的厚度为10nm～150nm；生长模式从三维岛状生长过渡到二维侧向生长。