[發明專利]一種LED外延結構及生長方法

在審

• 申請號: 202011308870.7
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112436076A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 馮磊;徐平;黃勝藍
• 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;H01L33/00;H01L33/12;H01L33/32;C23C16/34
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

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)、發光層(3)和復合層；所述復合層包括依次層疊的第二半導體層(4)、超晶格層(5)和保護層(6)；所述第二半導體層(4)設置在發光層(3)上；

所述超晶格層(5)包括至少一個超晶格單體；所述超晶格單體包括依次層疊設置的InGaN層(5.1)、連接層(5.2)和Mg₃N₂層(5.3)；所述InGaN層(5.1)位于靠近第二半導體層(4)的一側，所述保護層(6)設置在超晶格層(5)上。

2.根據權利要求1所述的LED外延結構，其特征在于，所述保護層(6)為P型GaN層。

3.根據權利要求2所述的LED外延結構，其特征在于，所述保護層(6)上還依次層疊設有ITO層(7)和絕緣層(8)。

4.根據權利要求1所述的LED外延結構，其特征在于，所述超晶格層(5)包括多個層疊設置的超晶格單體，所述超晶格層的厚度為75-150nm。

5.根據權利要求1所述的LED外延結構，其特征在于，所述發光層(3)包括發光工作層和至少一個發光單體；所述發光單體包括層疊設置的In_xGa_(1-x)N層(3.1)和SiGaN層(3.2)，其中x＝0.1-0.3，所述In_xGa_(1-x)N層(3.1)位于靠近第一半導體層(2)的一側；所述發光工作層設置在發光單體上。

6.一種LED外延結構的生長方法，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)；

步驟二：在第一半導體層(2)生長發光層(3)；

步驟三：在發光層(3)上生長復合層；

所述步驟三中，所述復合層包括依次層疊的第二半導體層(4)、超晶格層(5)和保護層(6)；所述第二半導體層(4)生長在發光層(3)上；所述超晶格層(5)包括至少一個超晶格單體；所述超晶格單體包括依次生長的InGaN層(5.1)、連接層(5.2)和Mg₃N₂層(5.3)；所述InGaN層(5.1)生長在靠近第二半導體層(4)的一側，所述保護層(6)生長在超晶格層(5)上。

7.根據權利要求6所述的LED外延結構的生長方法，其特征在于，所述步驟三中，所述超晶格層(5)包括多個層疊生長的超晶格單體，超晶格單體的個數為15-30個。

8.根據權利要求7所述的LED外延結構的生長方法，其特征在于，所述InGaN層(5.1)的具體生長方法是：

保持反應腔壓力200-300mbar，保持溫度850-900℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、300-600sccm的TEGa、100-130L/min的N₂和100-130sccm的TMIn，生長2-3nm的InGaN層(5.1)。

9.根據權利要求8所述的LED外延結構的生長方法，其特征在于，所述連接層(5.2)的具體生長方法是：

保持反應腔壓力400-600mbar，升高溫度至950-1000℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、400-1000L/min的TEGa和2000-4000sccm的Cp₂Mg，生長1-2nm的連接層(5.2)。

10.根據權利要求9所述的LED外延結構的生長方法，其特征在于，所述Mg₃N₂層(5.3)的具體生長方法是：

保持反應腔壓力400-600mbar，保持溫度950-1000℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、100-130L/min的N₂和1000-1300sccm的Cp₂Mg，生長2-3nm的Mg₃N₂層(5.3)。