GaN基LED外延结构及其制备方法_3

文档序号:9454652阅读:来源:国知局
再由所述第三压力向所述第二压力线性渐变,达到所述第二压力后,保持所述第二压力一定时间后,再由所述第二压力向所述第一压力线性渐变的过程。
[0069]具体的,长所述未掺杂的GaN层3的过程中还包括第三保压过程,所述第三保压过程用于保持所述第一压力、所述第二压力或所述第三压力,且所述第三保压过程与所述第一保压过程及所述第二保压过程分别保持不同的压力。即先保持所述第一压力一定时间后,由所述第一压力向所述第三压力线性渐变,达到所述第三压力后,保持所述第三压力一定时间后,再由所述第三压力向所述第二压力线性渐变,达到所述第二压力后,保持所述第二压力一定时间。其中,所述第一压力可以大于所述第二压力,也可以小于所述第二压力;所述第三压力可以为位于所述第一压力及所述第二压力之间的任一压力,优选地,本实施例中,所述第三压力为位于所述第一压力及所述第二压力中间的压力。
[0070]需要说明的是,在生长所述未掺杂的GaN层3的过程中,所述生长压力可以包括一个先保持所述第一压力一定时间后,由所述第一压力向所述第三压力线性渐变,达到所述第三压力后,保持所述第三压力一定时间后,再由所述第三压力向所述第二压力线性渐变,达到所述第二压力后,保持所述第二压力一定时间的过程;也可以包括一个或多个先保持所述第一压力一定时间后,由所述第一压力向所述第三压力线性渐变,达到所述第三压力后,保持所述第三压力一定时间后,再由所述第三压力向所述第二压力线性渐变,达到所述第二压力后,保持所述第二压力一定时间后,再由所述第二压力向所述第一压力线性渐变的过程;还可以包括一个或多个先保持所述第一压力一定时间后,由所述第一压力向所述第三压力线性渐变,达到所述第三压力后,保持所述第三压力一定时间后,再由所述第三压力向所述第二压力线性渐变,达到所述第二压力后,保持所述第二压力一定时间后,再由所述第二压力向所述第三压力线性渐变,达到所述第三压力后,保持所述第三压力一定时间后,再由所述第三压力向所述第一压力线性渐变的过程。
[0071]需要进一步说明的是,所述第一保压过程、所述第二保压过程及所述第三保压过程的保压时间可以相等,也可以不等,优选地,本实施例中,所述第一保压过程、所述第二保压过程及所述第三保压过程的保压时间相等。
[0072]作为示例,所述第一压力及所述第二压力的大小可以根据实际工艺需要进行设定,优选地,本实施例中,所述第一压力及所述第二压力位于50torr?650torr的压力范围之内,且所述第一压力与所述第二压力的压力差为50torr?600torr。
[0073]作为示例,所述未掺杂的GaN层3的生长温度为900°C?1200°C ;所述未掺杂的GaN层3的生长厚度为1.5 μ m?4.5 μ m。
[0074]在步骤S3中,请参阅图1中的S3步骤及图4,在所述未掺杂的GaN层3上生长N型GaN层4。
[0075]作为示例,所述N型GaN层4的生长温度为900°C?1200°C;所述N型GaN层4的生长厚度为1.5 μ m?4.5 μ m。
[0076]所述N型GaN层4内的掺杂元素为Si,Si的掺杂浓度为lel8cm 3?3el9cm 3。
[0077]在步骤S4中,请参阅图1中的S4步骤及图5,在所述N型GaN层4上生长InGaN/GaN超晶格量子阱结构5。
[0078]作为示例,所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5由InGaN势阱与GaN势皇交替组成,一个所述InGaN势讲与一个所述GaN势皇构成一个周期对,在同一周期对内,所述GaN势皇位于所述InGaN势阱之上;优选地,本实施例中,所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5包括3?30个所述周期对。
[0079]作为示例,所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5的生长温度为700°C?900°C ;所述InGaN势讲的厚度为Inm?4nm,所述GaN势皇的厚度为Inm?9nm ;所述InGaN势讲中In组分的摩尔含量为1%?5%。
[0080]在步骤S5中,请参阅图1中的S5步骤及图6,在所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5上生长InGaN/GaN多量子阱发光层结构6。
[0081]作为示例,所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构6由InGaN势阱与GaN势皇交替组成,一个所述InGaN势阱与一个所述GaN势皇构成一个周期对,在同一周期对内,所述GaN势皇位于所述InGaN势讲之上;优选地,本实施例中,所述InGaN/GaN多量子讲发光层结构6包括5?18个所述周期对。
[0082]作为示例,所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构6的生长温度为700°C?900°C ;所述InGaN势讲的厚度为2nm?4nm,所述GaN势皇的厚度为3nm?15nm ;所述InGaN势讲中In组分的摩尔含量为15%?20%。
[0083]在步骤S6中,请参阅图1中的S6步骤及图7,在所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构6上依次生长AlGaN层7、低温P型层8及P型电子阻挡层9。
[0084]作为示例,所述AlGaN层7的生长温度为850°C?900°C ;所述AlGaN层7中Al的组分含量为2%?20% J^^iAlGaN层7的厚度为20nm?35nm。
[0085]作为示例,所述低温P型层8为低温P型AlInGaN层,所述低温P型层7的生长温度为 700 °C ?800 °C。
[0086]作为示例,所述P型电子阻挡层9可以为但不仅限于P型AlGaN层、P型AlInGaN层或P型AlGaN/GaN超晶格结构;所述P型电子阻挡层9的生长温度为900°C?950°C ;所述P型电子阻挡层9的厚度为30nm?80nm ;所述P型电子阻挡层9中的掺杂元素为Mg,Mg的惨杂浓度为5el8cm 3?3.5el9cm 3。
[0087]在步骤S7中,请参阅图1中的S7步骤及图8,在所述P型电子阻挡层9上生长P型GaN层10。
[0088]作为示例,所述P型GaN层10的生长温度为950 °C?1000°C ;所述P型GaN层10的厚度为30nm?150nm ;所述P型电子阻挡层10内的掺杂元素为Mg,Mg的掺杂浓度为5el8cm 1 ?le20cm 1O
[0089]请继续参阅图8,本发明还提供一种GaN基LED外延结构,所述GaN基LED外延结构由下至上依次包括:成核,2、未掺杂的GaN层3、N型GaN层4、InGaN/GaN超晶格量子阱结构5、InGaN/GaN多量子阱发光层结构6、AlGaN层7、低温P型层8、P型电子阻挡层9及P 型 GaN 层 10。
[0090]作为示例,所述生长衬底I可以为但不仅限于适合GaN及其半导体外延材料生长的蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底或碳化硅衬底。
[0091]作为示例,所述成核层2的生长厚度为15nm?50nmo
[0092]作为示例,所述未掺杂的GaN层3是于渐变的生长压力条件下或渐变与稳定相结合的生长压力条件下在所述成核层2上生长而成。所述未掺杂的GaN层3的生长厚度为L 5 μ m ?4.5 μ m0
[0093]作为示例,所述N型GaN层4的生长厚度为1.5 μ m?4.5 μ m。所述N型GaN层4内的掺杂元素为Si,Si的掺杂浓度为lel8cm3?3el9cm 3。
[0094]作为示例,所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5由InGaN势阱与GaN势皇交替组成,一个所述InGaN势讲与一个所述GaN势皇构成一个周期对,在同一周期对内,所述GaN势皇位于所述InGaN势阱之上;优选地,本实施例中,所述InGaN/GaN超晶格量子阱结构5包括3?30个所述周期对。所述InGaN势阱的厚度为Inm?4nm,所述GaN势皇的厚度为Inm?9nm ;所述InGaN势讲中In组分的摩尔含量为I %?5%。
[0095]作为示例,所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构6由InGaN势阱与GaN势皇交替组成,一个所述InGaN势阱与一个所述GaN势皇构成一个周期对,在同一周期对内,所述Ga
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