[發明專利]一種GaN基礎層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010135212.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111341887B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張宇;楊天鵬;張穆萍;康建;楊東;周榮
• 申請（專利權）人: 江西圓融光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/02;H01L33/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 張娜;臧建明

本發明提供了一種GaN基礎層及其制備方法和應用。本發明提供了一種GaN基礎層制備方法，在AlN膜上依次生長第一GaN層、第二GaN層、第三GaN層、第四GaN層、第五GaN層，并控制每個生長步驟中的溫度、壓力，得到最終GaN基礎層。通過本發明提供的制備方法，減少了GaN基礎層的位錯密度，提高了GaN基礎層的質量，進一步提高了LED器件的質量，同時，將GaN基礎層運用到綠光LED中，由于GaN基礎層質量較好，減少了與InN之間的晶格常數差異，進一步提高了綠光LED產品的質量，特別是大尺寸的綠光LED產品。

技術領域

本發明涉及材料化學技術領域，尤其涉及一種GaN基礎層及其制備方法和應用。

背景技術

目前以GaN為基礎層的LED產品因綠色環保、高效節能以及長壽命的優點得到人們的高度重視，現有的LED技術是在襯底藍寶石上濺射AlN膜，再AlN膜上生長GaN基礎層，然后依次生長N層、發光層、P層，得到最終的LED產品。因此，GaN基礎層的晶體質量決定后面N層、發光層、P層的質量，并對最終LED器件的性能產生影響。

目前，在藍寶石濺射AlN膜上生長GaN基礎層時，AlN與GaN晶體之間約有14％的晶格失配，導致在生長GaN基礎層時有非常多的位錯，其中位錯包括螺旋位錯和刃型位錯，兩種位錯之和越大，LED器件質量越差，導致工作時驅動電壓高、亮度差、抗靜電性能弱；其次，現有的白、藍、綠LED中，藍、綠LED的發光層中In含量較高，而GaN與InN之間也具有較大的晶格常數差異，若將用于白光的GaN基礎層用到藍、綠LED產品中，會出現產品綜合良率波動，表現為產品的抗靜電能力弱，反向電壓低等弱點。

發明內容

本發明提供一種GaN基礎層及其制備方法，用于解決GaN基礎層晶體位錯較多所導致的LED器件質量不佳的問題。

本發明第一方面提供了一種GaN基礎層的制備方法，包括以下步驟：

1)控制反應室溫度為500-650℃，壓力為400-600torr，通入載氣，鎵源，N源，生長第一GaN層；

2)在360-480s內將溫度提高至1020-1050℃，壓力降低至150-200torr，通入載氣，N源，使所述第一GaN層轉變為第二GaN層；

3)在60-90s內將溫度降低至1000-1020℃，壓力提高至350-600torr，通入載氣，鎵源，N源，生長第三GaN層；

4)在300-420s內將溫度提高至1020-1080℃，壓力降低至150-200torr，通入載氣，鎵源，N源，生長第四GaN層；

5)將溫度控制在1070-1090℃，壓力保持為150-200torr，通入載氣，鎵源，N源，生長第五GaN層，得到最終GaN基礎層。