一种高质量外延结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高质量外延结构，包括衬底，缓冲层、u‑GaN层、N型GaN层、有源层和P型GaN层，所述缓冲层设置在衬底和u‑GaN层之间，以减少衬底和GaN之间的晶格差异，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层由AlN制成，所述第二缓冲层包括若干个周期的GaN层和SiNx层。本实用新型专利技术在衬底和GaN之间设置第一缓冲层和第二缓冲层，有效减低外延缺陷，减少晶格失配，提高外延结构的晶体质量。

A high quality epitaxial structure

【技术实现步骤摘要】
一种高质量外延结构
本技术涉及发光二极管
，尤其涉及一种高质量外延结构。
技术介绍
LED(LightEmittingDiode，发光二极管)是一种利用载流子复合时释放能量形成发光的半导体器件，LED芯片具有耗电低、色度纯、寿命长、体积小、响应时间快、节能环保等诸多优势。在现有技术中，由于蓝宝石衬底和GaN之间存在较大的晶格失配，为了减少晶格失配，需要在两者之间形成一层低温氮化镓缓冲层。但由于低温氮化镓缓冲层的结晶质量非常差，影响在其上生长的外延层的晶体质量，从而降低外延层的整体质量。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种高质量外延结构，在衬底和GaN之间设置缓冲层，以降低晶格失配，提高外延结构的质量。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种高质量外延结构，包括衬底，缓冲层、u-GaN层、N型GaN层、有源层和P型GaN层，所述缓冲层设置在衬底和u-GaN层之间，以减少衬底和GaN之间的晶格差异，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层与衬底连接，所述第一缓冲层由AlN制成，所述第二缓冲层包括若干个周期的GaN层和SiNx层，所述GaN层与第一缓冲层连接，所述SiNx层与u-GaN层连接。作为上述方案的改进，后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高于前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度。作为上述方案的改进，所述第二缓冲层包括2～8个周期的GaN层和SiNx层，其中，每个周期中GaN层的厚度为20～100nm，SiNx层的厚度为10～30nm。作为上述方案的改进，后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度比前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高100～300℃。作为上述方案的改进，所述第二缓冲层的形成温度低于所述u-GaN层的形成温度。作为上述方案的改进，所述N型GaN层包括第一N型GaN复合层、N型GaN接触层和第二N型GaN复合层。作为上述方案的改进，所述衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、Sic衬底或AlN衬底。实施本技术，具有如下有益效果：本技术提供的一种高质量外延结构，所述外延结构包括衬底，缓冲层、u-GaN层、N型GaN层、有源层和P型GaN层，所述缓冲层设置在衬底和u-GaN层之间，以减少衬底和GaN之间的晶格差异，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层与衬底连接，所述第一缓冲层由AlN制成，所述第二缓冲层包括若干个周期的GaN层和SiNx层，所述GaN层与第一缓冲层连接，所述SiNx层与GaN层连接。本技术第二缓冲层的后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高于前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度。在递增的温度条件下，每个周期的GaN层和SiNx层的成长结晶不同，本技术缓冲层形成交错堆叠的结构下可以折断GaN与衬底晶格不匹配所产生的缺陷，从而提高外延结构的质量。本技术的第二缓冲层在不同的温度区间形成若干个周期的GaN层和SiNx层，起到收集缺陷或是阻绝作用。具体的，每个周期的GaN层和SiNx层，由于本身是另一种不同成长模式的区块，所以会形成一个单独区块，缺陷碰到这个区块，都会收集在一起，之后到1100℃温度下生长的GaN高品质晶体，聚合之后，就会大幅减少缺陷。附图说明图1是本技术外延结构的结构示意图；图2是本技术对比例1的外延结构的缺陷示意图；图3是本技术实施例1的外延结构的缺陷示意图；图4是本技术实施例2的外延结构的缺陷示意图；图5是本技术实施例3的外延结构的缺陷示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。参见图1，本技术提供的一种高质量外延结构，包括衬底10、缓冲层20、u-GaN层30、N型GaN层40、有源层50和P型GaN层60。本技术的缓冲层20设置在衬底10和u-GaN层30之间，以减少衬底10和GaN之间的晶格差异.具体的，本技术的缓冲层20第一缓冲层21和第二缓冲层22，所述第一缓冲层21与衬底10连接，所述第一缓冲层21由AlN制成，所述第二缓冲层22包括若干个周期的GaN层和SiNx层，所述GaN层与第一缓冲层21连接，所述SiNx层与u-GaN层30连接。为了进一步提高外延层的质量，减少衬底和GaN之间的晶格失配，优选的，后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高于前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度。在递增的温度条件下，每个周期的GaN层和SiNx层的成长结晶不同，本技术缓冲层形成交错堆叠的结构下可以折断GaN与衬底晶格不匹配所产生的缺陷，从而提高外延结构的质量。需要说明的是，本技术的衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、Sic衬底或AlN衬底。优选的，后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度比前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高100～300℃。优选的，所述第二缓冲层包括2～8个周期的GaN层和SiNx层。具体的，所述第二缓冲层包括3个周期的GaN层和SiNx层，第一周期的GaN层和SiNx层的形成温度为500℃、第二个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为800℃、第三个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为1100℃。具体的，所述第二缓冲层包括4个周期的GaN层和SiNx层，第一周期的GaN层和SiNx层的形成温度为500℃、第二个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为700℃、第三个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为900℃，第四个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为1100℃。具体的，所述第二缓冲层包括5个周期的GaN层和SiNx层，第一周期的GaN层和SiNx层的形成温度为500℃、第二个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为650℃、第三个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为800℃，第四个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为950℃，第五个周期的GaN层和SiNx层的形成温度为1100℃。本技术的第二缓冲层在不同的温度区间形成若干个周期的GaN层和SiNx层，起到收集缺陷或是阻绝作用。具体的，每个周期的GaN层和SiNx层，由于本身是另一种不同成长模式的区块，所以会形成一个单独区块，缺陷碰到这个区块，都会收集在一起，之后到1100℃温度下生长的GaN高品质晶体，聚合之后，就会大幅减少缺陷。需要说明的是，同一个周期的GaN层和SiNx层，两者的形成温度可以相同，也可以不同。为了进一步提高外延结构的质量，所述缓冲层的形成温度低于所述u-GaN层的形成温度。本技术第二缓冲层的厚度对外延结构的晶体质量起着重要的影响，优选的，每个周期中GaN层的厚度为20～100nm，SiNx层的厚度为10～30nm，其中，SiNx层的厚度小于GaN层的厚度。若GaN层的厚度小于20nm，SiNx层的厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高质量外延结构，其特征在于，包括衬底，缓冲层、u-GaN层、N型GaN层、有源层和P型GaN层，所述缓冲层设置在衬底和u-GaN层之间，以减少衬底和GaN之间的晶格差异，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层与衬底连接，所述第一缓冲层由AlN制成，所述第二缓冲层包括若干个周期的GaN层和SiNx层，所述GaN层与第一缓冲层连接，所述SiNx层与u-GaN层连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高质量外延结构，其特征在于，包括衬底，缓冲层、u-GaN层、N型GaN层、有源层和P型GaN层，所述缓冲层设置在衬底和u-GaN层之间，以减少衬底和GaN之间的晶格差异，所述缓冲层包括第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层与衬底连接，所述第一缓冲层由AlN制成，所述第二缓冲层包括若干个周期的GaN层和SiNx层，所述GaN层与第一缓冲层连接，所述SiNx层与u-GaN层连接。


2.如权利要求1所述的高质量外延结构，其特征在于，后一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度高于前一个周期的GaN层和SiNx层的形成温度。


3.如权利要求2所述的高质量外延结构，其特征在于，所述第二缓冲层包括2～8个周期的GaN层和SiNx层，...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇美懿，庄家铭，农明涛，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44