GaN基LED外延片的制作方法

文档序号:7025234阅读:180来源:国知局
GaN基LED外延片的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种GaN基LED外延片,包括:衬底和外延层,所述外延层位于所述衬底之上,包括依次堆叠的以下结构层:N型GaN层;位于所述N型GaN层一侧的第一InGaN/GaN多量子阱层;位于所述第一InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二InGaN/GaN多量子阱层;位于所述第二InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层,其中,所述第一InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D1,第二InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D2,D1<D2。本实用新型的GaN基LED外延片具有蓝移值小、发光稳定性高等优点。
【专利说明】GaN基LED外延片
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体制造【技术领域】,具体涉及一种GaN基LED外延片。
【背景技术】
[0002]发光二极管LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保耐用等特点,在各个领域得到了广泛应用。使用经验表明,传统GaN基蓝光LED的峰值波长随着注入电流的增加向短波长方向移动,即发生蓝移。由于蓝光波段5 nm左右的波长变化足以让人眼感觉到颜色的差异,因此该蓝移现象降低了 LED的发光稳定性,用户体验不佳。 [0003]研究表明,造成这种蓝光LED峰值波长蓝移的主要原因是由于InGaN / GaN多量子阱区强烈的极化效应。在MOCVD外延生长量子阱时,由于InGaN和GaN存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配产生应力,此时极化率在界面处的急剧变化将产生大量极化电荷,直接使体系内出现内建电场。这个内强电场将阻止发光器件中载流子的注入,引起显著的量子限制斯塔克效应(QCSE),导致能带倾斜,发光波长向长波段方向移动(即红移)。随着注入电流的增大,多量子阱区的自由载流子增加,屏蔽了部分内建电场,削弱了 QCSE效应,从而使LED峰值波长向短波方向移动。
[0004]现有技术中采用非极性的GaN衬底来提高GaN基蓝光LED峰值波长稳定性。由于非极性GaN衬底难以大批量制备,具有价格昂贵的缺点,不易推广。

【发明内容】

[0005]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此,本实用新型的一个目的在于提出低蓝移、发光稳定性好的GaN基LED外延片。
[0006]本实用新型提供一种GaN基LED外延片,包括:
[0007]衬底;和
[0008]外延层,所述外延层位于所述衬底之上,包括依次堆叠的以下结构层:
[0009]N 型 GaN 层;
[0010]位于所述N型GaN层一侧的第一 InGaN/GaN多量子阱层;
[0011]位于所述第一 InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二 InGaN/GaN多量子阱层;
[0012]位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层,其中,
[0013]所述第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D1,第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D2,D1〈D2。
[0014]进一步,0〈D2-D1〈1.5nm。
[0015]进一步,所述第一 InGaN/GaN多量子讲层中的讲层厚度为2nnT3nm。
[0016]进一步,所述第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为2nnT4.5nm。
[0017]进一步,所述第一 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2≤NI≤6,且NI为整数,并且,所述第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2≤N2≤6,且N2为整数。
[0018]进一步,还包括:位于所述衬底与所述外延层之间的本征GaN层。
[0019]进一步,还包括:位于所述N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间的应力释放层。
[0020]进一步,还包括:位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层与所述P型GaN层之间的电子阻挡层。
[0021]进一步,还包括:辅助InGaN/GaN多量子阱层,所述辅助InGaN/GaN多量子阱层位于所述N型GaN层与所述第一 InGaN/GaN多量子阱层之间且紧邻所述第一 InGaN/GaN多量子阱层,用于调节所述GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。
[0022]综上所述,根据本实用新型实施例的GaN基LED外延片具有较低蓝移值,具有结构简单、成本低、发光稳定性好等优点。
[0023]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0025]图1是本实用新型一个实施例的GaN基LED外延片的结构示意图;
[0026]图2是本实用新型另一个实施例的GaN基LED外延片的结构示意图;
[0027]图3是本实用新型再一个实施例的GaN基LED外延片的结构示意图;
[0028]图4是本实用新型一个实施例的GaN基LED外延片的形成方法的流程示意图;
[0029]图5是本实用新型另一个实施例的GaN基LED外延片的形成方法的流程示意图;
[0030]图6是本实用新型再一个实施例的GaN基LED外延片的形成方法的流程示意图;
[0031]图7是本实用新型一个实施例的GaN基LED外延片的形成方法的温度控制示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
[0033]在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺
时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0034]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0035]在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0036]本实用新型第一方面提出了低蓝移、发光稳定性好的GaN基LED外延片。
[0037]如图1、图2所示,本实用新型提供一种GaN基LED外延片,包括:衬底10和外延层20,所述外延层20位于所述衬底10之上,包括依次堆叠的以下结构层:N型GaN层210 ;位于所述N型GaN层210 —侧的第一 InGaN/GaN多量子阱层220 ;位于所述第一 InGaN/GaN多量子阱层220 —侧的第二 InGaN/GaN多量子阱层230 ;位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层230 —侧的P型GaN层240,其中,所述第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层厚度为D1,第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层厚度为D2,D1〈D2。
[0038]在上述GaN基LED外延片中,将现有技术中的单组多量子阱层换为阱层厚度有差异的两组多量子阱层。基于以下原因,本实用新型实施例的GaN基LED外延片具有较低蓝移,结构简单、成本低、发光稳定性好。
[0039]在低电流密度下,LED的主要发光区域扩散到第一 InGaN/GaN多量子阱层220,假设此时LED发光波长为普通发光波长。在高电流密度下,LED中的过剩载流子会被EBL限制在邻近P型GaN层240的第二 InGaN/GaN多量子阱层230中,此时第二 InGaN/GaN多量子阱层230作为主要发光区域。一方面,与【背景技术】中提到的普通GaN基LED外延片类似,LED发光波长应该往短波长方向迁移(蓝移);另一方面,由于第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层厚度D2大于第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层厚度Dl,在生长条件相同仅厚度不一样的情况下,其量子阱的能带倾斜并没有太大改变,但是第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层的厚度变宽导致禁带宽度Eg变窄,使得LED发光波长往长波方向迁移(红移)。上述两方面共同作用,使得本实用新型实施例的GaN基LED外延片的随着电流密度增大而发光蓝移的程度较小。
[0040]需要说明的是,尽管本实用新型上述实施例通过调节D1〈D2以降低蓝移现象,但在实际中还技术人员也可以根据需要来调节D1>D2以增大蓝移现象,其原理不变,操作形式相反。
[0041]在本实用新型实施例中,优选的,0〈D2-D1〈1.5nm。一般的,所述第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层厚度为2nnT3nm,所述第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层厚度为 2nm?4.5nm。
[0042]本实用新型另一个实施例的GaN基LED外延片可以包括:衬底10和位于衬底10之上的外延层20。其中外延层20包括依次堆叠的N型GaN层210、第一 InGaN/GaN多量子阱层220、第二 InGaN/GaN多量子阱层230和P型GaN层240。需要说明的是,外延层20中各个结构层的堆叠次序可为顺序或者倒序,具体如图1和图2所示。第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层生长温度为Tl,第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层生长温度为T2,其中 Tl > T2。
[0043]在上述GaN基LED外延片中,将现有技术中的单组多量子阱层换为阱层生长温度有差异、阱层In组分含量有差异的两组多量子阱层。基于以下两个原因,本实用新型实施例的GaN基LED外延片具有较低蓝移。
[0044](1)由于Tl大于T2,根据In在高温下易挥发的特点,设第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层In组分含量为XI,第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层In组分含量为X2,则有Xl小于X2。这意味着:第一 InGaN/GaN多量子阱层220中阱层In含量Xl介于N型GaN层(其In含量为O)与第二 InGaN/GaN多量子阱层230中阱层In含量X2之间。由于In的含量分布呈渐变过渡式分布,因此能够改进GaN与第二 InGaN/GaN多量子阱层230之间的晶格适配,缓解第二 InGaN/GaN多量子阱层230的应力情况,从而降低LED外延片的蓝移值,提高不同电流下波长稳定性,以及提高发光内量子效率。
[0045](2)在低电流密度下,LED的主要发光区域扩散到第一 InGaN/GaN多量子阱层220,假设此时LED发光波长为普通发光波长。在高电流密度下,LED中的过剩载流子会被EBL限制在邻近P型GaN层240的第二 InGaN/GaN多量子阱层230中,此时第二 InGaN/GaN多量子阱层230作为主要发光区域。一方面,与【背景技术】中提到的普通GaN基LED外延片类似,LED发光波长应该往短波长方向迁移(蓝移);另一方面,由于第二 InGaN/GaN多量子阱层230的In组分含量X2大于第一 InGaN/GaN多量子阱层220的In组分含量XI,LED发光波长应该往长波长方向迁移(红移)。上述两方面共同作用,使得本实用新型实施例的GaN基LED外延片的随着电流密度增大而发光蓝移的程度较小,甚至有可能为随着电流密度增大而发光红移。
[0046]需要说明的是,尽管本实用新型上述实施例通过调节Tl > T2以降低蓝移现象,但在实际中还技术人员也可以根据需要来调节Tl <T2以增大蓝移现象,其原理不变,操作形式相反。 [0047]综上所述,根据本实用新型实施例的GaN基LED外延片中,由于第一 InGaN/GaN多量子阱层和第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层形成温度不同,改变了应力和能带结构,在未增加其他结构层的情况,具有较低蓝移值,具有结构简单、成本低、发光稳定性好等优点。
[0048]在本实用新型的一个实施例中,衬底10可以为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底具有价格便宜,制造成本低的优点。
[0049]在本实用新型的一个实施例中,第一 InGaN/GaN多量子阱层220的阱层/垒层周期数2≤NI≤6,且NI为整数。其中第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层生长温度为Tl,700 ^ Tl ^ 800°C。类似地,第二 InGaN/GaN多量子阱层230的阱层/垒层周期数2≤N2≤6,且吧为整数。其中第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层生长温度为T2,700≤T2≤8000C。第一 InGaN/GaN多量子阱层220、第二 InGaN/GaN多量子阱层230满足如下条件:0 < T1-T2 ( 8°C。由于Tl与T2的取值范围是相对固定的,并且Tl与T2的差值是有限的,因此,第一 InGaN/GaN多量子阱层220中的阱层In组分含量Xl和第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层In组分含量X2的取值范围也相对固定并且二者差值有限。在本实用新型一个实施例中,13% ^ Xl ^ 17%,13%≤X2≤18%,并且O < X2-X1 ( 1%。因此,不会引起“过度降低现蓝移现象,反而导致了红移现象”,能够确保GaN基LED外延片的发光稳定性。
[0050]为使芯片质量更优,本实用新型实施例的GaN基LED外延片还可以具有其他附加层次结构。下面结合图3作进一步介绍。需要说明的是,尽管图3所示的实施例属于N型GaN层210位于外延片20底部、P型GaN层240位于外延层20顶部的情况。但是,此处仅出于示例的方便而非作为本实用新型的限定,在其他实施例中也可为外延层中各层次结构按相反顺序堆叠。
[0051]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片还可以包括位于衬底10与外延层20之间的本征GaN层30。该技术为本领域公知,故不赘述。需要说明的是,本征GaN层30是可选择而非必须的。
[0052]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片还可以包括位于N型GaN层210与第一 InGaN/GaN多量子阱层220之间的应力释放层(Stress Relief Layer, SRL) 250。应力释放层250可以为至少一个周期的InxGa1J (O < x < I)与GaN交替生长的超晶格结构。其中每层InxGahN厚度为l_20nm,每层GaN厚度为15_85nm。应力释放层250用于释放应力,减少晶格失配。需要说明的是,应力释放层250是可选择而非必须的。
[0053]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片还可以包括位于第二 InGaN/GaN多量子阱层230与P型GaN层240之间的电子阻挡层(Electron Blocking Layer, EBL)260。电子阻挡层260可以为单层AlyGai_yN (O < y < I)层。电子阻挡层260用于阻挡电子,提高发光效率。需要说明的是,电子阻挡层260是可选择而非必须的。
[0054]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片还可以包括辅助InGaN/GaN多量子阱层270。该辅助InGaN/GaN多量子阱层270位于N型GaN层210与第一 InGaN/GaN多量子阱层220之间,并且紧邻第一 InGaN/GaN多量子阱层220。该辅助InGaN/GaN多量子阱层270用于调节GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。一般而言,当阱结构周期数适度增加时,阱结构对载流子的限制作用会增强,这使得势阱层(发光层)中激子的形成几率增大,因此能够提高器件发光效率。但是当量子阱周期数太大时,电流效率反而会降低。需要说明的是,辅助InGaN/GaN多量子阱层270是可选择而非必须的。
[0055]在本实用新型的一个实施例中,辅助InGaN/GaN多量子阱层270中的阱层生长温度为T3,700°C≤T3 ( 800°C。对应地,辅助InGaN/GaN多量子阱层270中的阱层In组分含量为X3,13%<X3< 18%。需要说明的是,上述T3和X3的数值取值范围是可选择而非必须的。
[0056]在本实用新型的一个实施例中,辅助InGaN/GaN多量子阱层270中的阱层生长温度T3可以等于第二 InGaN/GaN多量子阱层230中的阱层生长温度T2,辅助InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量X3可以等于第二 InGaN/GaN多量子阱层230中In组分含量X2。需要说明的是,此技术特征是可选择而非必须的。
[0057]在本实用新型的一个实施例中,辅助InGaN/GaN多量子阱层270的阱层/垒层周期数为N3,1 < N,3 < 6,且N3为整数。需要说明的是,上述N3的数值取值范围是可选择而非必须的。
[0058]本实用新型第二方面提出了低蓝移、发光稳定性好的GaN基LED外延片的形成方法。
[0059]本实用新型一个实施例的GaN基LED外延片可以包括以下步骤:提供衬底;以及在衬底之上形成外延层。其中,形成外延层的过程包括顺序地形成或者倒序地形成N型GaN层、第一 InGaN/GaN多量子阱层、第二 InGaN/GaN多量子阱层和P型GaN层的堆叠结构。具体步骤如图4和图5所示。第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为Tl,第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2,其中Tl > T2。需要说明的是,由于Tl大于T2,根据In在高温下易挥发的特点,设第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量为XI,第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量为X2,则有Xl小于X2。[0060]综上所述,根据本实用新型实施例的GaN基LED外延片的形成方法中,通过控制第一 InGaN/GaN多量子阱层和第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层形成温度不同,改变了应力和能带结构,在未增加其他工艺的情况,实现了外延片随电流密度增大而仅有较低蓝移值。该形成方法具有工艺简单、成本低、制备的LED外延片蓝移值低、发光稳定性好等优点。
[0061]在本实用新型的一个实施例中,衬底可以为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底具有价格便宜,制造成本低的优点。
[0062]在本实用新型的一个实施例中,第一 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2≤NI≤6,且NI为整数。其中第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为Tl,700 ^ Tl ^ 8000C。类似地,第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2≤N2≤6,且N2为整数。其中第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T2,700≤T2≤800°C。第一 InGaN/GaN多量子阱层、第二 InGaN/GaN多量子阱层满足如下条件:0 < T1-T2≤8°C。由于Tl与T2的取值范围是相对固定的,并且Tl与T2的差值是有限的,因此,第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量Xl和第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量X2的取值范围也相对固定并且二者差值有限。在本实用新型一个实施例中,13% SXl ( 17%,13% ^ X2 ^ 18%,并且O < X2-X1 ( 1%。因此,不会引起“过度降低现蓝移现象,反而导致了红移现象”,能够确保GaN基LED外延片的发光稳定性。
[0063]为使芯片质量更优,本实用新型实施例的GaN基LED外延片的形成方法还可以包括形成其他附加层次结构的步骤。下面结合图6作进一步介绍。需要说明的是,尽管图6所示的实施例属于先形成N型GaN层、后形成P型GaN层的情况。但是,此处仅出于示例的方便而非作为本实用新型的限定,在其他实施例中也可以为按相反顺序形成外延层内的各层次堆叠结构。
[0064]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法还包括:在衬底与外延层之间形成本征GaN层。该技术为本领域公知,故不赘述。需要说明的是,本征GaN层是可选择而非必须的。
[0065]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法还包括:在N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间形成应力释放层。应力释放层可以为至少一个周期的InxGahN (O < x < I)与GaN交替生长的超晶格结构。其中每层InxGa1J厚度为l_20nm,每层GaN厚度为15-85nm。应力释放层用于释放应力,减少晶格失配。需要说明的是,应力释放层是可选择而非必须的。
[0066]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法还包括:在第二InGaN/GaN多量子阱层与P型GaN层之间形成电子阻挡层。电子阻挡层可以为单层AlyG&1_yN(0<y<l)层。电子阻挡层用于阻挡电子,提高发光效率。需要说明的是,电子阻挡层是可选择而非必须的。
[0067]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法还包括:形成辅助InGaN/GaN多量子阱层,辅助InGaN/GaN多量子阱层位于N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间且紧邻第一 InGaN/GaN多量子阱层,用于调节GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。一般而言,当阱结构周期数适度增加时,阱结构对载流子的限制作用会增强,这使得势阱层(发光层)中激子的形成几率增大,因此能够提高器件发光效率。但是当量子阱周期数太大时,电流效率反而会降低。需要说明的是,辅助InGaN/GaN多量子阱层是可选择而非必须的。
[0068]在本实用新型的一个实施例中,辅助InGaN/GaN多量子阱层中的阱层生长温度为T3, 7000C ≤ T3 ( 800°C。对应地,辅助InGaN/GaN多量子阱层中的阱层In组分含量为X3,13% ≤ X3 ≤ 18%。需要说明的是,上述T3和X3的数值取值范围是可选择而非必须的。
[0069]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法中,T3等于T2,X3等于X2。需要说明的是,此技术特征是可选择而非必须的。
[0070]在本实用新型的一个实施例中,GaN基LED外延片的形成方法中,辅助InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数I < N,3 < 6,且N3为整数。需要说明的是,上述N3的数值取值范围是可选择而非必须的。
[0071]为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型,下面结合图7举一实施例做详细介绍。该实施例以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1)、三甲基铟(TMIn)、二茂镁(Cp2Mg)、氨气(NH3)、硅烷(GeH4)作为沉积材料,以氢气(H2)、氮气(N2)作为载气,采用MOCVD技术形成GaN基LED外延片。具体步骤如下:
[0072]A.在PSS蓝宝石图形化衬底上依次生长uGaN、nGaN。该步骤为本领域公知,不赘述。
[0073]B.生长SRL。在生长温度为950°C,反应腔压力为300mbar时,交替生长三个周期的GaN和Inatl5Gaa95N超晶格结构,其中每层GaN厚度为30nm,每层InGaN厚度为2.5nm。生长完SRL后,先将载气切换成氮气,反应腔压力稳定在QB_P,100 ( QB_P ( 500mbr。
[0074]C.生长a组MQWs (即形成辅助InGaN/GaN多量子阱层)
[0075]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子垒生长温度(QB_T)后,800 ( QB_T ( 900°C (优选QB_T=850°C ),开始通入三乙基镓(TEGa)生长GaN量子垒(QB),生长厚度为13nm。
[0076]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子阱生长温度QW_T=T3=750 V,开始通入三乙基镓(TEGa)与三甲基铟(TMIn)生长In。.16Ga0.84N量子阱(QW),生长厚度为3nm。然后停止通入TEGa和InGaN。
[0077]重复上述步骤a=5次。
[0078]D.生长a组MQWs (即形成第一 InGaN/GaN多量子阱层)
[0079]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子垒生长温度(QB_T)后,800 ( QB_T ( 900°C (优选QB_T=850°C ),开始通入三乙基镓(TEGa)生长GaN量子垒(QB),生长厚度为13nm。
[0080]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子阱生长温度QW_T=T1=754°C,开始通入三乙基镓(TEGa)与三甲基铟(TMIn)生长Inai5Gaa85N量子阱(QW),生长厚度为3nm。然后停止通入TEGa和InGaN。
[0081 ] 重复上述步骤b=5次。
[0082]E.生长c组MQWs (即形成第二 InGaN/GaN多量子阱层)
[0083]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子垒生长温度(QB_T)后,800 ( QB_T ( 900°C (优选QB_T=850°C ),开始通入三乙基镓(TEGa)生长GaN量子垒(QB),生长厚度为13nm。
[0084]调节反应腔加热源温度,使外延片表面温度迅速稳定在量子阱生长温度QW_T=T2=750 V,开始通入三乙基镓(TEGa)与三甲基铟(TMIn)生长In。.16Ga0.84N量子阱(QW),生长厚度为3nm。然后停止通入TEGa和InGaN。
[0085]重复上述步骤c=5次。
[0086]F.开始生长EBL及pGaN。其中EBL为单层AlyGa(1_y)N层,其厚度为20nm到60nm。PGaN的厚度为150nm到300nm。该步骤为本领域公知,不赘述。
[0087]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0088]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本实用新型的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种GaN基LED外延片,其特征在于,包括: 衬底;和 外延层,所述外延层位于所述衬底之上,包括依次堆叠的以下结构层: N型GaN层; 位于所述N型GaN层一侧的第一 InGaN/GaN多量子阱层; 位于所述第一 InGaN/GaN多量子阱层一侧的第二 InGaN/GaN多量子阱层; 位于所述第二 InGaN/GaN多量子阱层一侧的P型GaN层,其中, 所述第一 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D1,第二 InGaN/GaN多量子阱层中的阱层厚度为D2,D1〈D2。
2.如权利要求1所述的GaN基LED外延片,其特征在于,0〈D2-D1〈1.5nm。
3.如权利要求2所述的GaN基LED外延片,其特征在于,所述第一InGaN/GaN多量子阱层中的讲层厚度为2nnT3nm。
4.如权利要求2所述的GaN基LED外延片,其特征在于,所述第二InGaN/GaN多量子阱层中的讲层厚度为2ηη1-4.5nm。
5.如权利要求1所述的GaN基LED外延片,其特征在于,所述第一InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2≤NI≤6,且NI为整数,并且,所述第二 InGaN/GaN多量子阱层的阱层/垒层周期数2 < N2 < 6,且N2为整数。
6.如权利要求1所述的GaN基LED外延片,其特征在于,还包括:位于所述衬底与所述外延层之间的本征GaN层。
7.如权利要求1所述的GaN基LED外延片,其特征在于,还包括:位于所述N型GaN层与第一 InGaN/GaN多量子阱层之间的应力释放层。
8.如权利要求1所述的GaN基LED外延片,其特征在于,还包括:位于所述第二InGaN/GaN多量子阱层与所述P型GaN层之间的电子阻挡层。
9.如权利要求1-8任一项所述的GaN基LED外延片,其特征在于,还包括:辅助InGaN/GaN多量子阱层,所述辅助InGaN/GaN多量子阱层位于所述N型GaN层与所述第一 InGaN/GaN多量子阱层之间且紧邻所述第一 InGaN/GaN多量子阱层,用于调节所述GaN基LED外延片的量子阱总体周期数。
【文档编号】H01L33/32GK203491288SQ201320598427
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】肖怀曙, 谢春林 申请人:惠州比亚迪实业有限公司
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