一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，属于GaN基发光二极管领域。方法包括：提供图形化蓝宝石衬底；在所述图形化蓝宝石衬底上沉积GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，所述低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，所述低压GaN层的生长压力小于或等于200torr；在所述低压GaN层上顺次沉积N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。

A GaN-based Light Emitting Diode Epitaxy Sheet and Its Preparation Method

The invention discloses a GaN-based light-emitting diode epitaxy sheet and a preparation method thereof, belonging to the field of GaN-based light-emitting diodes. The method includes: providing a graphical sapphire substrate; depositing a GaN buffer layer on the graphical sapphire substrate; depositing a low-pressure GaN layer on the GaN buffer layer, the molar concentration of Al doped and Al doped in the low-pressure GaN layer is less than 0.3, the growth pressure of the low-pressure GaN layer is less than or equal to 200 torr; and sequentially depositing N-type doped GaN layer and multi-quantum well on the low-pressure GaN layer. Layer, electronic barrier layer, P-type GaN layer and P-type contact layer.

【技术实现步骤摘要】
一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法
本专利技术涉及GaN基发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法。
技术介绍
GaN(氮化镓)基LED(LightEmittingDiode，发光二极管)，又称GaN基LED芯片，一般包括外延片和在外延片上制备的电极。外延片通常包括：衬底、以及在衬底上生长的GaN基外延层。GaN基外延层包括顺次层叠的缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、MQW(MultipleQuantumWell，多量子阱)层、电子阻挡层、P型GaN层和接触层。当有电流注入GaN基LED时，N型GaN层等N型区的电子和P型GaN层等P型区的空穴进入MQW有源区并且复合，发出可见光。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：衬底一般采用PSS(PatternedSapphireSubstrate，图形化蓝宝石)，其与GaN基外延层存在较大的晶格失配，在外延生长过程中会积累应力和缺陷，比如在未掺杂GaN层中存在较高的线缺陷密度，底层容易产生漏电通道，影响底层长晶质量，降低底层抗静电能力，影响芯片良率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法，能够有效堵住底层漏电通道，提升底层长晶质量。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，所述方法包括：提供图形化蓝宝石衬底PSS；在所述PSS上沉积GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，所述低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，所述低压GaN层的生长压力小于或等于200torr；在所述低压GaN层上顺次沉积N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。可选地，所述低压GaN层的厚度为1～5μm。可选地，所述低压GaN层包括第一低压GaN子层和第二低压GaN子层，在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，包括：在所述GaN缓冲层上沉积所述第一低压GaN子层，所述第一低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度为0.1～0.3；在所述第一低压GaN子层上沉积所述第二低压GaN子层，所述第二低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度小于或等于0.1，所述第二低压GaN子层的生长压力大于所述第一低压GaN子层的生长压力。可选地，所述第一低压GaN子层的生长压力为0～30torr，所述第二低压GaN子层的生长压力为100～200torr。可选地，所述第一低压GaN子层的厚度为0.5～1μm，所述第二低压GaN子层的厚度为1～4μm。可选地，所述N型掺杂GaN层与所述多量子阱层之间设有N型AlGaN层，所述N型AlGaN层中Al的摩尔浓度大于所述低压GaN层中掺杂的Al的摩尔浓度。可选地，所述N型掺杂GaN层中Al的摩尔浓度小于或等于0.3。可选地，所述N型掺杂GaN层的厚度为50～180nm。第二方面，提供了一种GaN基发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括：图形化蓝宝石衬底PSS、在所述PSS上顺次沉积的GaN缓冲层、低压GaN层、N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层，所述低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3。可选地，所述低压GaN层包括第一低压GaN子层和第二低压GaN子层，所述第一低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度为0.1～0.3，所述第二低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度小于或等于0.1。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：将传统的位于缓冲层与N型掺杂GaN层之间的未掺杂GaN层替换为掺杂Al的低压GaN层，由于Al组分的并入能够减少GaN外延与PSS之间的晶格失配，能够释放底层应力，因此可以增强底层长晶质量；并且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，在此低掺杂浓度下，利于平缓的进行底层的应力释放，使底层在应力影响下所产生的翘曲变化平缓，以使MQW层的掺杂更均匀，提高LED芯片发光效率；低压GaN层的生长压力小于或等于200torr，在低压生长条件下，能够加快GaN在PSS晶胞侧壁的二维生长，减少穿透性缺陷向上延伸；这样，最终有效堵住穿透性缺陷所造成的底层漏电通道，提升底层长晶质量，减小反向漏电流，提升LED芯片良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1和图2是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的低压GaN层的结构示意图；图4和图5是本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1示出了本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法。参见图1，该方法流程包括如下步骤。步骤101、提供PSS。步骤102、在PSS上沉积GaN缓冲层。步骤103、在GaN缓冲层上沉积低压GaN层。其中，低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，低压GaN层的生长压力小于或等于200torr。步骤104、在低压GaN层上顺次沉积N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。本专利技术实施例通过将传统的位于缓冲层与N型掺杂GaN层之间的未掺杂GaN层替换为掺杂Al的低压GaN层，由于Al组分的并入能够减少GaN外延与PSS之间的晶格失配，能够释放底层应力，因此可以增强底层长晶质量；并且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，在此低掺杂浓度下，利于平缓的进行底层的应力释放，使底层在应力影响下所产生的翘曲变化平缓，以使MQW层的掺杂更均匀，提高LED芯片发光效率；低压GaN层的生长压力小于或等于200torr，在低压生长条件下，能够加快GaN在PSS晶胞侧壁的二维生长，减少穿透性缺陷向上延伸；这样，最终有效堵住穿透性缺陷所造成的底层漏电通道，提升底层长晶质量，减小反向漏电流，提升LED芯片良率。图2示出了本专利技术实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的制备方法。参见图2，该方法流程包括如下步骤。步骤201、提供PSS，并将PSS放置到MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备的反应腔中。示例性地，PSS，也就是在蓝宝石衬底(Al2O3)上生长干法刻蚀用掩膜，用标准的光刻工艺将掩膜刻出图形，利用ICP(InductivelyCoupledPlasma，反应耦合等离子体)刻蚀技术刻蚀蓝宝石，并去掉掩膜后形成。在PSS上生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命；另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。具体地，将PSS放置到MOCVD设备的反应腔中的衬底托盘上，并对衬底托盘进行加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供图形化蓝宝石衬底PSS；在所述PSS上沉积GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，所述低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，所述低压GaN层的生长压力小于或等于200torr；在所述低压GaN层上顺次沉积N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。

【技术特征摘要】
1.一种GaN基发光二极管外延片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供图形化蓝宝石衬底PSS；在所述PSS上沉积GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，所述低压GaN层中掺杂Al、且掺杂的Al的摩尔浓度小于0.3，所述低压GaN层的生长压力小于或等于200torr；在所述低压GaN层上顺次沉积N型掺杂GaN层、多量子阱层、电子阻挡层、P型GaN层、以及P型接触层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低压GaN层的厚度为1～5μm。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低压GaN层包括第一低压GaN子层和第二低压GaN子层，在所述GaN缓冲层上沉积低压GaN层，包括：在所述GaN缓冲层上沉积所述第一低压GaN子层，所述第一低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度为0.1～0.3；在所述第一低压GaN子层上沉积所述第二低压GaN子层，所述第二低压GaN子层掺杂的Al的摩尔浓度小于或等于0.1，所述第二低压GaN子层的生长压力大于所述第一低压GaN子层的生长压力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一低压GaN子层的生长压力为0～30torr，所述第二低压GaN子层的生长压力为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹阳，乔楠，张武斌，郭炳磊，吕蒙普，胡加辉，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33