[發明專利]一種氮化鎵基發光二極管外延片及其生長方法

有效

• 申請號: 201710393738.2
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107195736B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉華容;萬林;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電(浙江)有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/12;H01L33/32
• 代理公司: 11138 北京三高永信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 徐立

本發明公開了一種氮化鎵基發光二極管外延片及其生長方法，屬于發光二極管領域。所述發光二極管外延片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的低溫緩沖層、高溫緩沖層、無摻雜GaN層、N型層、發光層MQW和P型層，其特征在于，所述高溫緩沖層為未摻雜的InGaN層和摻鎂的InGaN層交替生長的層疊結構，所述未摻雜的InGaN層的數量為n，所述摻鎂的InGaN層的數量為n?1，n>2且n為整數。通過在高溫緩沖層摻雜鎂，高溫緩沖層主要是三維生長模式，鎂有利于三維生長的優勢，減少缺陷，提高材料的晶體質量。通過在高溫緩沖層加入一點銦雜質，可以有效減少位錯數量，減少缺陷，提高材料的晶體質量，從而提高發光二極管的內量子效率和抗靜電能力。

技術領域

本發明涉及發光二極管領域，特別涉及一種氮化鎵基發光二極管外延片及其生長方法。

背景技術

以氮化鎵為代表的半導體發光二極管，因具有禁帶寬度大、高電子飽和電子漂移速度、耐高溫、大功率容量等優良特性。

現有的氮化鎵基發光二極管外延層的制備方法主要是在基底上進行外延材料生長。現有的氮化鎵基外延主要是異質外延，其襯底材料與外延材料不同，通常具有晶格失配度大的問題，難以生長出高質量的外延層。目前主要采用的方法是首先在基底上用低溫低壓的方法形成三維島狀結構的晶粒，即緩沖層，然后在緩沖層晶粒上面生長包括無摻雜GaN層、N型層、發光層MQW(Multiple Quantum Well)和P型層。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

由于現有的緩沖層采用三維生長模式，而現有的生長條件多為低溫低壓的生長，低溫低壓的生長條件容易導致刃位錯、螺旋位錯等晶格缺陷，且位錯一旦產生就很難消除，位錯穿過無摻雜GaN層、N型層至發光層MQW。當正向電流通過，N型層中的電子和P型層中的空穴在被限制在量子阱層中復合發光時，位錯缺陷會導致內量子效率降低。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片及其生長方法，所述技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片，包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的低溫緩沖層、高溫緩沖層、無摻雜GaN層、N型層、MQW發光層和P型層，

所述高溫緩沖層為未摻雜的InGaN層和摻鎂的InGaN層交替生長的層疊結構，所述未摻雜的InGaN層的數量為n，所述摻鎂的InGaN層的數量為n-1，n>2且n為整數；

所述高溫緩沖層中未摻雜的InGaN層和摻鎂的InGaN層均為In_xGa_1-xN層，0<x<0.1；

所述高溫緩沖層采用delta摻雜方式摻雜鎂，所述delta摻雜方式包括：

第一步，通入鎵源和銦源，生長50～100nm的高溫緩沖層；

第二步，停止通入鎵源和銦源，通入5-80s的鎂源，然后停止通入鎂源；

交替執行第一步和第二步，直至所述高溫緩沖層的厚度達到設定值。

可選地，所述高溫緩沖層的厚度為100-500nm。

另一方面，本發明提供了一種氮化鎵基發光二極管外延片的生長方法，所述方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長低溫緩沖層、高溫緩沖層、無摻雜GaN層、N型層、MQW發光層和P型層，

其中，所述高溫緩沖層為未摻雜的InGaN層和摻鎂的InGaN層交替生長的層疊結構，所述未摻雜的InGaN層的數量為n，所述摻鎂的InGaN層的數量為n-1，n>2且n為整數；