[發(fā)明專利]一種LED外延結構及其制備方法

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• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN105742430A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 賈偉;趙晨;李天保;余春燕;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/18;H01L33/22;H01L33/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

1.一種LED外延結構，包括襯底，依次層疊形成在所述襯底上的GaN成核層、非摻雜GaN層、N型GaN層、雙異質(zhì)結層以及P型GaN層；其特征在于：還包括設置在所述N型GaN層與所述雙異質(zhì)結層之間的SiN_x層。

2.根據(jù)權利要求1所述的LED外延結構，其特征在于：所述SiN_x層的厚度為10nm～20nm；且所述SiN_x層形成有若干貫通的納米孔洞。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的LED外延結構，其特征在于：所述雙異質(zhì)結層包括層疊設置的第一GaN層、InGaN層以及第二GaN層；所述InGaN層包括具有納米尺寸的(0001)極性面和/或(11-22)半極性面和/或(11-21)半極性面和/或(10-12)半極性面和/或(10-11)半極性面和/或(11-23)半極性面。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的LED外延結構，其特征在于：所述第二GaN層靠近所述P型GaN層設置，且所述第二GaN層包括具有納米尺寸的(0001)極性面和/或(11-22)半極性面和/或(11-21)半極性面和/或(10-12)半極性面和/或(10-11)半極性面和/或(11-23)半極性面；所述第一GaN層包括具有納米尺寸的(0001)極性面和/或(11-22)半極性面和/或(11-21)半極性面和/或(10-12)半極性面和/或(10-11)半極性面和/或(11-23)半極性面。

5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的LED外延結構，其特征在于：所述第一GaN層的厚度為200nm～500nm、所述InGaN層的厚度為15nm～25nm、所述第二GaN層的厚度為5nm～10nm。

6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的LED外延結構，其特征在于：所述P型GaN層為Mg摻雜的P型GaN層，具有納米尺度的粗糙表面，厚度為100nm～200nm；

所述GaN成核層的厚度為15nm～45nm、所述非摻雜GaN層的厚度為2000nm～3000nm、所述N型GaN層的厚度為2000nm～3000nm。

7.一種權利要求1-6任一項所述的LED外延結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、在襯底上依次形成GaN成核層、非摻雜GaN層、N型GaN層；

S2、在所述N型GaN層上形成具有若干貫通的納米孔洞的SiN_x層；

S3、在所述SiN_x層上形成雙異質(zhì)結層以及P型GaN層。

8.根據(jù)權利要求7所述的LED外延結構的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述SiN_x層的硅源為SiH₄，氮源為NH₄，生長溫度為800℃～900℃，生長時間為200s～500s，厚度為10nm～20nm。

9.根據(jù)權利要求7或8所述的LED外延結構的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述GaN成核層的生長溫度為520℃～570℃，厚度為15nm～45nm；所述非摻雜GaN層的生長溫度為1020℃～1070℃，厚度為2000nm～3000nm；所述N型GaN層的生長溫度為1020℃～1070℃，厚度為2000nm～3000nm；所述步驟S3中，所述P型GaN層為Mg摻雜的P型GaN層，生長溫度為900℃～1000℃，厚度為100nm～200nm。

10.根據(jù)權利要求7-9任一項所述的LED外延結構的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，所述雙異質(zhì)結層的制備步驟進一步包括：

S31、在所述SiN_x層上直接形成第一GaN層，生長溫度為720℃～800℃，厚度為200nm～500nm；

S32、在所述第一GaN層上直接形成InGaN層，生長溫度為720℃～780℃，厚度為15nm～25nm；

S33、在所述InGaN層直接形成第二GaN層，生長溫度為800℃～860℃，厚度為5nm～10nm。