[發(fā)明專利]外延結(jié)構(gòu)量子阱應(yīng)力釋放層的生長方法及其外延結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310358645.8
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103413877A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 農(nóng)明濤
• 申請（專利權(quán)）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鄭雋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED外延設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種外延結(jié)構(gòu)量子阱應(yīng)力釋放層的生長方法及其外延結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

以GaN為基礎(chǔ)的發(fā)光二極管(LED)作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性燈優(yōu)點(diǎn)，正在迅速被廣泛地應(yīng)用于交通信號燈、手機(jī)背光源、戶外全彩顯示屏、城市景觀照明、汽車內(nèi)外燈、隧道燈等。

因此，LED的各方面性能提升都被業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種外延結(jié)構(gòu)量子阱應(yīng)力釋放層的生長方法及其外延結(jié)構(gòu)，以解決進(jìn)一步提高LED亮度的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種外延結(jié)構(gòu)量子阱應(yīng)力釋放層的生長方法，依次包括處理襯底、生長低溫緩沖GaN層、生長不摻雜GaN層、生長摻Si的GaN層、生長有緣層MQW、生長P型AlGaN層、生長P型GaN層、生長InGaN層步驟；

在生長摻SiGaN層步驟與生長有緣層MQW步驟之間，包括生長量子阱應(yīng)力釋放層步驟A：

在溫度為750-800℃，300mbar的反應(yīng)室內(nèi)，通入三甲基銦、三甲基鎵、三乙基鎵和三甲基鋁，生成40nm厚度的GaN層和2nm厚度的Al_yIn_xGa_（1-x-y）N層，其中x=0.05-0.08，y=0.02-0.05，總厚度為160nm。

優(yōu)選的，所述步驟A之前包括步驟：

S1、處理襯底：在1000-1100℃的的氫氣氣氛下，處理藍(lán)寶石襯底5-6分鐘；

S2、生長低溫緩沖GaN層：降溫至500-550℃，在藍(lán)寶石襯底上生長厚度為30-40nm的低溫緩沖GaN層；

S3、生長不摻雜GaN層：升溫至1000-1100℃，持續(xù)生長厚度為1-2.5um的不摻雜GaN層；

S4、生長摻Si的GaN層：持續(xù)生長厚度為2-4um的N型摻16～32sccm?Si的GaN層，Si的摻雜濃度為5E18-2E19atom/cm³。

優(yōu)選的，所述步驟A之后包括步驟：

D1、周期性生長有緣層MQW：低溫750℃生長摻雜250～500sccm?In的厚度為3nm的In_xGa_（1-x）N層，其中x=0.20-0.21，高溫840℃生長厚度為12nm的GaN層，In_xGa_（1-x）N/GaN層的周期數(shù)為15；In的摻雜濃度為1E19-1E20atom/cm³。

D2、生長P型AlGaN層：升高溫度到930-950℃持續(xù)生長厚度為20-30nm的P型AlGaN層；

D3、生長P型GaN層：升高溫度到950-980℃持續(xù)生長厚度為0.15-0.20um的摻600～800sccmMg的P型GaN層；Mg的摻雜濃度為1E19～1E20atom/cm³；

D4、生長InGaN層：降低溫度到650-680℃時(shí)生長厚度為5-10nm的摻1200～1800sccmMg的InGaN層；Mg的摻雜濃度為1E20～1E21atom/cm³；

D5、降低溫度到700-750℃，在氮?dú)鈿夥障禄罨疨型GaN層，持續(xù)時(shí)間20-30分鐘。

本發(fā)明還公開了一種外延結(jié)構(gòu)，包括總厚度為160nm的量子阱應(yīng)力釋放層，所述量子阱應(yīng)力釋放層為摻In和Al的HT?MQW層，包括40nm厚度的GaN層和2nm厚度的Al_yIn_xGa_（1-x-y）N層，其中x=0.05-0.08，y=0.02-0.05。

優(yōu)選的，所述量子阱應(yīng)力釋放層之下，從下到上依次包括：

GaN成核層，厚度為30-40nm；

非摻雜uGaN緩沖層，厚度為1-2.5um；

nGaN層，厚度為2-4um，Si的摻雜濃度為5E18-2E19atom/cm³。

優(yōu)選的，所述量子阱應(yīng)力釋放層之上，從下到上依次包括：