lGaN、P型AlInGaN及P型AlGaN/GaN超晶格结构中的一种，所述P型电子阻挡层17的总厚度范围为30?80nm，所述P型电子阻挡层17中Mg掺杂浓度范围为5el8?3.5el9/cm3。在本实施例中，所述P型电子阻挡层17为P型AlGaN，所述P型电子阻挡层17的总厚度为50nm，所述P型电子阻挡层17中Mg掺杂浓度为lel9/cm3。
[0065]作为示例，所述P型GaN层18中Mg掺杂浓度范围为5el8?le20/cm3，所述P型GaN层18的厚度范围为30?150nm。在本实施例中，所述P型GaN层18中Mg掺杂浓度范围为5el9cm3，所述P型GaN层18的厚度范围为lOOnm。
[0066]如上所述，本发明提供了一种GaN基LED外延结构及其制备方法，所述制备方法包括步骤:步骤I)，提供一生长衬底10，于所述生长衬底10上形成AlN薄膜11 ;步骤2)，于所述AlN薄膜11上形成缓冲层12，所述缓冲层12为AlN结构、AlN/GaN超晶格结构、或AlN到AlxGal-xN的渐变结构中的一种，其中O ( x〈l，x逐渐减小；步骤3)，于所述缓冲层12上依次生长未掺杂的GaN层13以及N型GaN层14 ;步骤4)，于所述N型GaN层14上生长InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构15 ;步骤5)，于所述InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构15上生长InGaN/GaN多量子阱发光层结构16 ;以及步骤6)，于所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构16上依次生长P型电子阻挡层17及P型GaN层18。本发明提出了一种提高晶体生长质量的高亮度GaN基LED外延结构及其制备方法，本发明先在衬底上镀一层AlN薄膜11，然后再生长AlN结构、AlN/GaN超晶格结构、或AlN到AlxGal-xN的渐变结构缓冲层12来调节衬底与外延层之间的晶格及热膨胀失配，从而改善了外延底层的应力。本发明可以使外延底层晶体缺陷减少，质量提高，同时，较传统的外延生长方法，本发明具有明显的亮度提升效果，在LED生产制造领域具有广泛的应用前景。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0067]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GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤: 步骤I)，提供一生长衬底，于所述生长衬底上形成AlN薄膜； 步骤2)，于所述AlN薄膜上形成缓冲层，所述缓冲层为AlN结构、AlN/GaN超晶格结构、或AlN到AlxGal-xN的渐变结构中的一种，其中O < x〈l，x逐渐减小； 步骤3)，于所述缓冲层上依次生长未掺杂的GaN层以及N型GaN层； 步骤4)，于所述N型GaN层上生长InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构； 步骤5)，于所述InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构上生长InGaN/GaN多量子阱发光层结构； 步骤6)，于所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构上依次生长P型电子阻挡层及P型GaN层。2.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:所述生长衬底包括蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底及碳化硅衬底中的一种。3.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤I)形成的AlN薄膜的厚度范围为5?50nm ;步骤2)形成的缓冲层的厚度范围为15?50nm。4.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤3)中，所述未掺杂的GaN层及N型GaN层生长温度范围为1000?1200°C，总生长厚度范围为1.5?4.5um，所述N型GaN层中，Si掺杂浓度范围为lel8?3el9/cm3。5.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤4)中，所述InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构的生长温度范围为700?900°C，所述InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构的周期对数量范围为3?30，InGaN势阱中In组分的原子比范围为I?5%, InGaN势阱的厚度范围为1.0?4.0nm, GaN势皇的厚度范围为1.0?9.0nm。6.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤5)中，所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构的生长温度范围为700?900°C，所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构含有的势皇势阱周期对数量范围为5?18，InGaN势阱中In的组分的原子比范围为15?20%，InGaN势阱的厚度范围为2.0?4.0nm，GaN势皇的厚度范围为3?15nm07.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤6)中，所述P型电子阻挡层为P型AlGaN、P型AlInGaN或P型AlGaN/GaN超晶格结构中的一种，所述P型电子阻挡层的总厚度范围为30?80nm，所述P型电子阻挡层中Mg掺杂浓度范围为 5el8 ?3.5el9/cm3。8.根据权利要求1所述的GaN基LED外延结构的制备方法，其特征在于:步骤6)中，所述P型GaN层中Mg掺杂浓度范围为5el8?le20/cm3，所述P型GaN层的厚度范围为30?150nmo9.一种GaN基LED外延结构，其特征在于，包括依次层叠的AlN薄膜、缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构、InGaN/GaN多量子阱发光层结构、P型电子阻挡层及P型GaN层，其中，所述缓冲层为AlN结构、AlN/GaN超晶格结构、或AlN到AlxGal-xN的渐变结构中的一种，其中O < x〈l，x逐渐减小。10.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述GaN基LED外延结构形成于包括蓝宝石衬底、GaN衬底、硅衬底以及碳化硅衬底之一的生长衬底上。11.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述AlN薄膜的厚度范围为5?50nm，所述缓冲层的厚度范围为15?50nm。12.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述未掺杂的GaN层及N型GaN层的总厚度范围为1.5?4.5um，所述N型GaN层中，Si掺杂浓度范围为lel8?3el9/cm3。13.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构的周期对数量范围为3?30，InGaN势阱中In组分的原子比范围为I?5%，InGaN势讲的厚度范围为1.0?4.0nm, GaN势皇的厚度范围为1.0?9.0nm。14.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述InGaN/GaN多量子阱发光层结构含有的势皇势阱周期对数量范围为5?18，InGaN势阱中In的组分的原子比范围为15?20%，InGaN势阱的厚度范围为2.0?4.0nm，GaN势皇的厚度范围为3?15nm。15.根据权利要求9所述的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超晶格结构中的一种，所述P型电子阻挡层的总厚度范围为30?80nm，所述P型电子阻挡层中Mg掺杂浓度范围为5el8?3.5el9/cm3。16.根据权利要求9所述的GaN基LED外延结构，其特征在于:所述P型GaN层中Mg掺杂浓度范围为5el8?le20/cm3，所述P型GaN层的厚度范围为30?150nm。
【专利摘要】本发明提供一种GaN基LED外延结构及其制备方法，所述外延结构包括依次层叠的AlN薄膜、缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、InGaN/GaN浅量子阱超晶格结构、InGaN/GaN多量子阱发光层结构、P型电子阻挡层及P型GaN层，其中，所述缓冲层为AlN结构、AlN/GaN超晶格结构、或AlN到AlxGa1-xN的渐变结构中的一种。本发明先在衬底上镀一层AlN薄膜，然后再生长缓冲层来调节衬底与外延层之间的晶格及热膨胀失配，从而改善了外延底层的应力。本发明可以使外延底层晶体缺陷减少，质量提高，同时，较传统的外延生长方法，本发明具有明显的亮度提升效果，在LED生产制造领域具有广泛的应用前景。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/12, H01L21/02
【公开号】CN105336821
【申请号】CN201510646869
【发明人】琚晶, 马后永, 游正璋, 李起鸣, 张宇, 徐慧文
【申请人】映瑞光电科技(上海)有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年10月8日