850 °C?900 °C Jy^iAlGaN层6的厚度为20nm?35nm。
[0091]在步骤S5中，请参阅图4中的S5步骤及图9，在所述AlGaN层6上生长低温P型AlInGaN 层 7。
[0092]具体的，所述低温P型AlInGaN层7的生长温度为700°C?800°C。
[0093]在步骤S6中，请参阅图4中的S6步骤及图10，在所述低温P型AlInGaN层7上生长P型电子阻挡层8。
[0094]具体的，所述P型电子阻挡层8可以为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构；；所述P型电子阻挡层8的生长温度为900°C?950°C ;所述P型电子阻挡层8的厚度为30nm?80nm ;所述P型电子阻挡层8内的掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为 5el8cm 1 ?3.5el9cm 1O
[0095]在步骤S7中，请参阅图4中的S7步骤及图11，在所述P型电子阻挡层8上生长P
型GaN层9。
[0096]具体的，所述P型GaN层9的生长温度为950°C?1000°C;所述P型GaN层9的厚度为30nm?150nm ;所述P型电子阻挡层9内的掺杂元素为Mg，Mg的掺杂浓度为SelScnT1?le20cm 1O
[0097]综上所述，本发明提供一种高亮度GaN基LED外延结构及其制作方法，所述多量子阱结构中的势阱分三步生长，一方面可以减小电子和空穴波函数的空间分离，提高辐射性复合效率；另一方面在量子阱生长过程中先通一段时间In源，可以使In源在量子阱中分布更加均匀，从而进一步提高了发光效率。通过三步生长多量子阱结构的方法实现了亮度的提高和量子效率下降的改善。
[0098]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于，所述外延结构包括:依次层叠的成核层、未掺杂GaN层、N型GaN层、超晶格结构、多量子阱结构、AlGaN层、低温P型AlInGaN层、P型电子阻挡层及P型GaN层；其中，所述多量子阱结构由第一 InGaN势阱与第一 GaN势皇交替组成，所述第一 InGaN势讲分三步生长而成。
2.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:所述成核层的厚度为15nm?50nm ;所述未掺杂GaN层及所述N型GaN层的总厚度为1.5μηι?4.5μηι ;戶斤述N型GaN层内的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为lel8cm_3?3el9cm_3。
3.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:所述超晶格结构由第二 InGaN势阱与第二 GaN势皇交替组成，一个所述第二 InGaN势阱与一个所述第二 GaN势皇构成一个周期对，在同一周期对内，所述第二 GaN势皇位于所述第二 InGaN势阱之上；所述超晶格结构包括3?30个所述周期对；所述超晶格结构中In组分的摩尔含量为I %?5%，所述第二 InGaN势阱的厚度范围为1.0nm?4.0nm，所述第二 GaN势皇的厚度范围为1.0nm ?9.0nm0
4.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:一个所述第一InGaN势阱与一个所述第一 GaN势皇构成一个周期对，在同一周期对内，所述第一 GaN势皇位于所述第一 InGaN势阱之上，所述多量子阱结构包括5?18个所述周期对；所述多量子阱结构中In组分的摩尔含量为15%?20%，所述第一 InGaN势阱的厚度范围为2.0nm?4.0nm，所述第一 GaN势皇的厚度范围为3.0nm?15nm。
5.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:所述AlGaN层中Al组分的摩尔含量为2%?20%，所述AlGaN层的厚度范围为20nm?35nm。
6.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构；所述P型电子阻挡层的总厚度范围为30nm?80nm，所述P型电子阻挡层中的掺杂元素为Mg，Mg掺杂浓度范围为5el8cm 3?3.5el9cm 30
7.根据权利要求1所述的高亮度GaN基LED外延结构，其特征在于:所述P型GaN层的厚度为30nm?150nm ;所述P型GaN层中的掺杂元素为Mg，Mg掺杂浓度范围为5el8cnT3?le20cm3。
8.一种高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供生长衬底，在所述生长衬底上由下至上依次生长成核层、未掺杂GaN层及N型GaN层； 在所述N型GaN层上生长超晶格结构； 在所述超晶格结构上生长多量子阱结构，所述多量子阱结构由第一 InGaN势阱与第一GaN势皇交替组成；其中，所述第一 InGaN势阱分三步生长； 在所述多量子阱结构上生长AlGaN层； 在所述AlGaN层上生长低温P型AlInGaN层； 在所述低温P型AlInGaN层上生长P型电子阻挡层； 在所述P型电子阻挡层上生长P型GaN层。
9.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述生长衬底为蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
10.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述成核层的生长温度为450°C?650°C，生长厚度为15nm?50nm ;所述未掺杂GaN层及所述高温N型GaN层的生长温度为1000°C?1200°C ;总生长厚度为1.5 μ m?4.5 μ m ;所述高温N型GaN层内的掺杂元素为Si，Si的掺杂浓度为lel8cm_3?3el9cm_3。
11.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述超晶格结构由第二 InGaN势阱与第二 GaN势皇交替组成，一个所述第二 InGaN势阱与一个所述第二 GaN势皇构成一个周期对，在同一周期对内，所述第二 GaN势皇位于所述第二InGaN势阱之上；所述超晶格结构包括3?30个所述周期对；所述超晶格结构的生长温度为700°C?900°C ;所述超晶格结构中In组分的摩尔含量为1%?5%，所述第二 InGaN势讲的厚度范围为1.0nm?4.0nm，所述第二 GaN势皇的厚度范围为1.0nm?9.0nm0
12.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:一个所述第一 InGaN势阱与一个所述第一 GaN势皇构成一个周期对，在同一周期对内，所述第一GaN势皇位于所述第一 InGaN势阱之上，所述多量子阱结构包括5?18个所述周期对；所述多量子阱结构的生长温度为700°C?900°C ;所述多量子阱结构中In组分的摩尔含量为15 %?20 %，所述第一 InGaN势阱的厚度范围为2.0nm?4.0nm,所述第一 GaN势皇的厚度范围为3.0nm?15nm。
13.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:三步生长所述第一 InGaN势阱的具体方法为:第一步，提供Ga源及In源，打开所述Ga源及所述In源，同时通入Ga及In以生长部分所述第一 InGaN势阱；第二步，关闭所述Ga源，只通入In ;第三步，再次打开Ga源，再次同时通入Ga及In以继续生长所述第一 InGaN势阱。
14.根据权利要求13所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:第一步中In的通入流量为10sccm?300sccm，生长的部分所述第一 InGaN势讲的厚度为0.4nm?1.5nm ;第二步中In的通入量为第一步中In通入量的3?5倍，通入时间为1s?60s ;第三步中In的通入流量为500sccm?600sccm，继续生长的所述第一 InGaN势讲的厚度为 1.8nm ?3.5nm。
15.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述AlGaN层的生长温度为850°C?900°C ;所述AlGaN层中Al组分的摩尔含量为2%?20%，所述AlGaN层的厚度范围为20nm?35nm。
16.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述低温P型AlInGaN层的生长温度为700°C?800°C ;所述P型电子阻挡层的生长温度为900°C?950°C ;所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构；所述P型电子阻挡层的总厚度范围为30nm?80nm，所述P型电子阻挡层中Mg掺杂浓度范围为5el8cm 3?3.5el9cm 3。
17.根据权利要求8所述的高亮度GaN基LED外延结构的制作方法，其特征在于:所述P型GaN层的生长温度为950°C?1000°C，生长厚度为30nm?150nm ;所述？型GaN层中的掺杂元素为Mg，Mg掺杂浓度范围为5el8cm_3?le20cm _3。
【专利摘要】本发明提供一种高亮度GaN基LED外延结构及其制作方法，所述外延结构包括：依次层叠的成核层、未掺杂GaN层、N型GaN层、超晶格结构、周期性多量子阱结构、AlGaN层、低温P型AlInGaN层、P型电子阻挡层及P型GaN层。所述多量子阱结构中的势阱分三步生长，一方面可以减小电子和空穴波函数的空间分离，提高辐射性复合效率；另一方面在量子阱生长过程中先通一段时间In源，可以使In源在量子阱中分布更加均匀，从而进一步提高了发光效率。通过三步生长多量子阱结构的方法实现了亮度的提高和量子效率下降的改善。
【IPC分类】H01L33-00, H01L33-06
【公开号】CN104638074
【申请号】CN201510059259
【发明人】琚晶, 马后永, 李起鸣
【申请人】映瑞光电科技(上海)有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月4日