[發明專利]一種LED外延結構及生長方法

有效

• 申請號: 202011042155.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112151647B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 王杰;馮磊;徐平
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/26;H01L33/00;C23C16/30;C23C16/34;C23C16/40
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;周曉艷

1.一種LED外延結構，其特征在于，包括襯底(1)以及依次層疊設置在襯底(1)上的第一半導體層(2)、超晶格層(3)、發光層(4)及第二半導體層(5)；

所述超晶格層(3)包括至少一個超晶格單體，超晶格單體為依次層疊設置的AlInGaN層(3.1)、SiInN層(3.2)和SiInGaN層(3.3)。

2.根據權利要求1所述的LED外延結構，其特征在于，第二半導體層上還設有ITO層(6)和保護層(7)。

3.根據權利要求2所述的LED外延結構，其特征在于，所述第一半導體層(2)的厚度為200-400nm；所述超晶格層(3)的厚度為150-250nm；所述發光層(4)的厚度為200-300nm；所述第二半導體層(5)的厚度為100-200nm。

4.一種LED外延生長方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：在襯底(1)上生長第一半導體層(2)，所述第一半導體層(2)包括不摻雜的U型GaN層(2.1)和摻雜Si的N型GaN層(2.2)；

步驟二：在第一半導體層(2)中摻雜Si的N型GaN層(2.2)上生長超晶格層(3)；

步驟三：在超晶格層(3)上生長發光層(4)；

步驟四：在發光層上生長第二半導體層(5)；

所述步驟二中的超晶格層(3)包括至少一個超晶格單體，超晶格單體為依次層疊設置AlInGaN層(3.1)、SiInN層(3.2)和SiInGaN層(3.3)。

5.根據權利要求4所述的LED外延生長方法，其特征在于，所述步驟二中，超晶格層(3)包括依次生長的10-20個超晶格單體。

6.根據權利要求4所述的LED外延生長方法，其特征在于，所述步驟二中超晶格單體的具體生長方法為：保持溫度800-850℃，保持反應腔壓力200-250mbar，通入流量為50000-60000sccm的NH₃、120-250sccm的TEGa、20-50sccm的TMAl和1000-1500sccm的TMIn，生長2-4nm的AlInGaN層(3.1)；保持溫度800-850℃，保持反應腔壓力200-250mbar，通入流量為50000-60000sccm的NH₃、1000-1500sccm的TMIn和1-2sccm的SiH₄，生長1-2nm的SiInN層(3.2)；保持溫度800-850℃，保持反應腔壓力200-250mbar，通入流量為50000-60000sccm的NH₃、100-150sccm的TMIn、400-1000sccm的TEGa和10-20sccm的SiH₄，生長10-20nm的SiInGaN層(3.3)。

7.根據權利要求4所述的LED外延生長方法，其特征在于，所述步驟一中，保持溫度900-1200℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa和100-130L/min的H₂，在襯底(1)上持續生長2-4μm不摻雜的U型GaN層(2.1)。

8.根據權利要求7所述的LED外延生長方法，其特征在于，保持溫度和反應腔壓力不變，通入流量為30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂和2-10sccm的SiH₄，在不摻雜的U型GaN層(2.1)上持續生長200-400nm摻雜Si的N型GaN層(2.2)，Si摻雜濃度為5E17-1E18。