[發明專利]硅襯底GaN基LED及其制備方法

在審

• 申請號: 202011635543.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112736171A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 周名兵
• 申請（專利權）人: 晶能光電（江西）有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/06;H01L33/32;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種硅襯底GaN基LED及其制備方法，其中，硅襯底GaN基LED從下至上依次包括：硅襯底、多層位錯過濾緩沖層、UGaN層、NGaN電流擴展層、有源區應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層、P型GaN電流擴展層及P型歐姆接觸層，其中，多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和多層不同Al組分的Al_xGa_1?xN層，其中，0≤x≤1，或多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和Al_xGa_1?xN/Al_yGa_1?yN超晶格結構，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。該GaN基LED具有低位錯密度(小于2E8/cm²)、高質量的有源區生長質量，且低點缺陷密度，尤其適用于大尺寸(6/8英寸)硅外延生長GaN基藍(綠)光LED外延生長，可應用于微顯示領域，在新型顯示領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其是一種硅襯底GaN基LED及其制備方。

背景技術

高質量GaN基LED在新型顯示當中具有重要意義，由于硅(Si)襯底具有大尺寸、易剝離、兼容CMOS工藝等特點，對于micro尺寸的LED來說硅襯底是重要的選擇之一。但是，GaN對于Si襯底來說是一種異質外延結構，晶格常數失配度高達17％，且Si襯底和GaN之間存在超過56％的熱失配，導致GaN生長在硅襯底上面較生長在藍寶石、SiC、GaN等襯底上來說面臨更多的困難。

目前，大部分研究硅襯底GaN基LED材料的缺陷密度都是超過5E8/cm²，相對于藍寶石等其他常規襯底，缺陷密度比較大。雖然對于常規尺寸的LED來說，這一缺陷密度下也能夠正常工作，但是對于小尺寸LED來說，小電流下光電復合效率會比較低，會對其發光造成嚴重影響。且硅基外延生長的LED常規結構量子阱的點缺陷密度比較高，對獲得高質量的適合小尺寸LED應用的藍綠光LED同樣是挑戰。

發明內容

為了克服以上不足，本發明提供了一種硅襯底GaN基LED及其制備方法，有效解決現有硅襯底GaN基LED缺陷密度過高影響出光的技術問題。

本發明提供的技術方案為：

一方面，本發明提供了一種硅襯底GaN基LED，所述從下至上依次包括：硅襯底、多層位錯過濾緩沖層、UGaN層、NGaN電流擴展層、有源區應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層、P型GaN電流擴展層及P型歐姆接觸層，其中，所述多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和多層不同Al組分的Al_xGa_1-xN層，其中，0≤x≤1，或所述多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格結構，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

另一方面，本發明提供了一種硅襯底GaN基LED制備方法，包括：

在硅襯底表面生長多層位錯過濾緩沖層，所述多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和多層不同Al組分的Al_xGa_1-xN層，其中，0≤x≤1，或所述多層位錯過濾緩沖層中包括一AlN層和Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格結構，其中，0≤x≤1，0≤y≤1；

依次在所述多層位錯過濾緩沖層表面生長UGaN層、NGaN電流擴展層、有源區應力釋放層、多量子阱發光層、電子阻擋層、P型GaN電流擴展層及P型歐姆接觸層，完成硅襯底GaN基LED的制備。