[發(fā)明專利]LED磊晶結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010784471.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN113451450B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟小林;楊順貴;林雅雯;黃國棟;黃嘉宏
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶康佳光電技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/20
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

本申請?zhí)峁┝艘环NLED磊晶結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：在襯底的表面生長緩沖層；在緩沖層的表面交替生長第一非摻雜氮化鎵層和第一摻硅氮化鎵層，形成過渡層，過渡層包括至少一層第一非摻雜氮化鎵層和至少一層第一摻硅氮化鎵層；在過渡層的表面交替生長第二非摻雜氮化鎵層和第二摻硅氮化鎵層，形成二維結(jié)構(gòu)層，二維結(jié)構(gòu)層包括至少一層第二非摻雜氮化鎵層和至少一層第二摻硅氮化鎵層，過渡層的生長溫度低于二維結(jié)構(gòu)層的生長溫度，過渡層的生長壓力高于二維結(jié)構(gòu)層的生長壓力，第一摻硅氮化鎵層的摻硅濃度低于第二摻硅氮化鎵層的摻硅濃度；在二維結(jié)構(gòu)層的表面生長磊晶層，得到LED磊晶結(jié)構(gòu)。該制備方法改善了LED磊晶晶體質(zhì)量，提高了光電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及LED磊晶結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在現(xiàn)代社會具有廣泛的用途，如照明、平板顯示、醫(yī)療器件等。傳統(tǒng)技術(shù)中LED的結(jié)構(gòu)是以磊晶方式生長在襯底上，在此過程中氮化鎵與襯底之間存在較大的晶格失配和熱失配，從而產(chǎn)生大量位錯缺陷，影響光電性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环NLED磊晶結(jié)構(gòu)及其制備方法，以改善LED磊晶晶體質(zhì)量，提高光電性能。

本申請?zhí)峁┝艘环NLED磊晶結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

在襯底的表面生長緩沖層；

在所述緩沖層的表面交替生長第一非摻雜氮化鎵層和第一摻硅氮化鎵層，形成過渡層，所述過渡層包括至少一層所述第一非摻雜氮化鎵層和至少一層所述第一摻硅氮化鎵層；

在所述過渡層的表面交替生長第二非摻雜氮化鎵層和第二摻硅氮化鎵層，形成二維結(jié)構(gòu)層，所述二維結(jié)構(gòu)層包括至少一層所述第二非摻雜氮化鎵層和至少一層所述第二摻硅氮化鎵層，其中，所述過渡層的生長溫度低于所述二維結(jié)構(gòu)層的生長溫度，所述過渡層的生長壓力高于所述二維結(jié)構(gòu)層的生長壓力，所述第一摻硅氮化鎵層的摻硅濃度低于所述第二摻硅氮化鎵層的摻硅濃度；

在所述二維結(jié)構(gòu)層的表面生長磊晶層，得到LED磊晶結(jié)構(gòu)。

在本申請中，過渡層是氮化鎵島狀結(jié)構(gòu)到氮化鎵二維結(jié)構(gòu)的過渡結(jié)構(gòu)層，在低溫高壓生長條件下，有助于增加氮化鎵島狀晶體尺寸，使得島合并，減小島狀晶體密度，從而減小位錯密度；在高溫低壓生長條件下，氮化鎵呈二維生長，形成具有光滑表面的二維結(jié)構(gòu)層，為磊晶層的生長奠定良好的基礎(chǔ)；同時非摻雜氮化鎵層和摻硅氮化鎵層的交替生長使得位錯發(fā)生彎曲，方向相反的位錯形成位錯環(huán)發(fā)生湮滅，進一步減小位錯密度，從而改善LED磊晶晶體質(zhì)量，并且氮化鎵中摻雜硅可以補充磊晶層中的電子注入，從而提升提高器件的光電性能。

可選地，所述過渡層的生長溫度為1000℃-1150℃、生長壓力為500mbar-900mbar，所述二維結(jié)構(gòu)層的生長溫度為1155℃-1200℃、生長壓力為200mbar-450mbar；所述第一摻硅氮化鎵層的摻硅濃度為9×10¹⁷atom/cm³-3×10¹⁸atom/cm³，所述第二摻硅氮化鎵層的摻硅濃度為4×10¹⁸atom/cm³-7×10¹⁸atom/cm³。采用上述條件可以形成晶體質(zhì)量優(yōu)異的過渡層和二維結(jié)構(gòu)層，進而改善LED磊晶結(jié)構(gòu)的性能。