氮化物缓冲层30上的配合缓冲层，其中，配合缓冲层包括位于氮化物缓冲层上横向生长的2D-GaN缓冲层41和位于2D_GaN缓冲层上纵向生长的3D_GaN缓冲层42 ；
[0043]位于配合缓冲层上的非掺杂GaN层50 ；
[0044]位于非掺杂GaN层50上的N型GaN层60 ;
[0045]位于N型GaN层60上的多量子阱发光层70 ；
[0046]位于多量子阱发光层70上方的P型GaN层80 ;
[0047]位于P型GaN层80上的P型GaN接触层90。
[0048]其中，氮化物缓冲层为由若干对AlGaN缓冲层31/A1N缓冲层32/GaN缓冲层33交替堆叠组成的超晶格结构，本实用新型中由2?10对AlGaN缓冲层/AlN缓冲层/GaN缓冲层交替堆叠组成。
[0049]氮化物缓冲层的厚度为1nm?40nm，AlGaN缓冲层的总厚度为5nm?25nm，AlN缓冲层的总厚度为Inm?5nm，GaN缓冲层的总厚度为2nm?15nm。其中，AlGaN缓冲层中的Al组份含量为10% -50%。
[0050]氮化物缓冲层中AlGaN缓冲层和AlN缓冲层的生长温度为500°C?800°C，GaN缓冲层的生长温度比AlGaN缓冲层和AlN缓冲层的生长温度高10°C?30°C。
[0051]在其他实施方式中氮化物缓冲层也可以不包括GaN缓冲层，由2?10对AlGaN缓冲层/AlN缓冲层交替堆叠组成，其余与本实施方式相同。
[0052]本实施方式中2D_GaN缓冲层和3D_GaN缓冲层的厚度比例1:15?1:10，优选地，2D-GaN缓冲层的生长温度为800°C?1050°C，厚度为50nm?600nm ；3D-GaN缓冲层的生长温度为1000 °C?1080 °C，厚度为0.8um?2um。
[0053]本实施方式中衬底选用蓝宝石衬底，而外延层选用GaN外延层，在其他实施方式中，衬底也可以为Si衬底、SiC衬底等，外延层也可以为GaAs、InP、InGaAsP等。
[0054]本实用新型中氮化物缓冲层中包括AlGaN缓冲层和AlN缓冲层，通过调节AlGaN缓冲层中的Al组份及AlGaN缓冲层与AlN缓冲层厚度，可有效缓解蓝宝石衬底和GaN晶格不匹配造成的晶格失配问题，尤其在大尺寸外延片(如4英寸及以上)上更为有效，从而大大降低外延片在整个高温生长过程中的翘曲，提升外延片波长集中性及良率(Vecco Κ465?机型使用本结构生长的4寸外延片单片波长均匀性能降到2左右)，同时有效提升GaN晶格质量，减少晶格位错密度，使器件光电特性更为稳定。
[0055]进一步地，氮化物缓冲层中还包括GaN缓冲层，此层的重要作用是与上层非掺杂GaN层能形成更好界面效果，使得GaN的晶格质量更高。
[0056]横向生长的2D_GaN缓冲层能够调节外延片的翘曲程度，衔接3D_GaN缓冲层的生长，纵向生长的3D_GaN缓冲层能起到降低晶格缺陷、提高晶格质量的作用。
[0057]参图3所示为现有技术中大尺寸GaN基LED外延结构生长过程中的最大翘曲示意图，而图4所示为本实用新型中大尺寸GaN基LED外延结构生长过程中的最大翘曲示意图，由图3和图4可以看出，本实用新型中能够显著地减小外延结构的翘曲。
[0058]综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0059]本实用新型通过AlGaN缓冲层/AlN缓冲层/GaN缓冲层交替堆叠组成超晶格缓冲层，通过控制Al组份含量、厚度及生长温度，可缓解蓝宝石衬底和GaN晶格不匹配造成的晶格失配问题，尤其在大尺寸外延片(如4英寸及以上)上更为有效，从而大大降低外延片在整个高温生长过程中的翘曲，提升外延片波长集中性及良率，同时有效提升GaN晶格质量，减少晶格位错密度，使器件光电特性更为稳定。
[0060]横向生长的2D_GaN缓冲层能够调节外延片的翘曲程度，提高大尺寸外延片单片波长集中性，并衔接3D-GaN缓冲层的生长；纵向生长的3D-GaN缓冲层能起到降低晶格缺陷、提高晶格质量的作用。
[0061]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0062]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述GaN基LED外延结构依次包括: 衬底； 位于衬底上的GaN成核层； 位于GaN成核层上的氮化物缓冲层； 位于氮化物缓冲层的配合缓冲层，配合缓冲层包括位于氮化物缓冲层上横向生长的2D-GaN缓冲层和位于2D-GaN缓冲层上纵向生长的3D_GaN缓冲层； 位于配合缓冲层上的非掺杂GaN层； 位于非掺杂GaN层上的N型GaN层； 位于N型GaN层上的多量子阱发光层； 位于多量子阱发光层上方的P型GaN层。
2.根据权利要求1所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述2D_GaN缓冲层和3D-GaN缓冲层的厚度比例1:15-1:10。
3.根据权利要求2所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述2D_GaN缓冲层的厚度为50nm~600nm。
4.根据权利要求2所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述3D_GaN缓冲层的厚度为0.8um~2um。
5.根据权利要求1所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述氮化物缓冲层为由若干对AlGaN缓冲层/AlN缓冲层/GaN缓冲层交替堆叠组成的超晶格结构。
6.根据权利要求5所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述超晶格缓冲层为由2~10对AlGaN缓冲层/AlN缓冲层/GaN缓冲层交替堆叠组成的超晶格结构。
7.根据权利要求5所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述超晶格缓冲层的总厚度为10nm~40nm。
8.根据权利要求5所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述超晶格缓冲层中，AlGaN缓冲层的总厚度为5nm~25nm，AlN缓冲层的总厚度为lnm~5nm，GaN缓冲层的总厚度为 2nm~15nm0
9.根据权利要求1所述的大尺寸GaN基LED外延结构，其特征在于，所述P型GaN层上方还包括P型GaN接触层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种大尺寸GaN基LED外延结构，依次包括：衬底；GaN成核层；氮化物缓冲层；配合缓冲层；非掺杂GaN层；N型GaN层；多量子阱发光层；P型GaN层，其中，配合缓冲层包括位于氮化物缓冲层上横向生长的2D-GaN缓冲层和位于2D-GaN缓冲层上纵向生长的3D-GaN缓冲层。本实用新型中横向生长的2D-GaN缓冲层能够调节外延片的翘曲程度，提高大尺寸外延片单片波长集中性，并衔接3D-GaN缓冲层的生长；纵向生长的3D-GaN缓冲层能起到降低晶格缺陷、提高晶格质量的作用。
【IPC分类】H01L33-12
【公开号】CN204464312
【申请号】CN201420796311
【发明人】不公告发明人
【申请人】聚灿光电科技股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年12月15日