一种LED外延新型应力释放层生长方法及该方法制备的芯片技术

一种LED外延新型应力释放层生长方法，具体的方法包括提供一衬底，以及在衬底表面依次生长缓冲层、u型GaN层、重掺Si的n型GaN层、应力释放层、发光层和p型GaN层；所述的应力释放层的生长方法为：依次/循环生长第一超晶格层和第二超晶格层；所述的第一超晶格层包括周期性交替生长的GaN层和In

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延新型应力释放层生长方法及该方法制备的芯片


[0001]本专利技术涉及半导体照明
，具体涉及一种LED外延新型应力释放层生长方法及该方法制备的芯片。

技术介绍

[0002]以GaN为基本材料的Ⅲ族氮化物（包括AlN、GaN、InN及其合金）是最重要的宽带隙半导体材料体系之一，它们特有的带隙范围，优良的光、电学性质和优异的材料机械性质使其在光学器件，电子器件以及特殊条件下的半导体器件等领域有着广泛的应用前景。
[0003]LED已成为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代照明光源。与传统的照明光源相比，LED半导体照明光源具有的优点有：发光效率高、体积小、寿命长、节能、环保等。
[0004]目前LED外延生长过程中，由于两种材料的晶格常数不同容易产生极化效应和造成生长缺陷，极化效应和生长缺陷会影响材料的光电性能，大大降低了LED的发光效率。
[0005]目前LED外延生长的有源层多采用几个周期结构GaN/InGaN量子阱垒区，电子和空穴在能带较窄的阱层InGaN材料中复合发光。由于GaN材料和InGaN材料晶格常数不同，所以两个材料的生长界面会产生极化电荷和缺陷，造成电子和空穴波函数的空间分离和一些非复合发光中心的产生。

技术实现思路

[0006]针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种LED外延新型应力释放层生长方法及该方法制备的芯片，通过第一超晶格层的设置，起到改善堆垛层错的效果，防止直接生长第二超晶格层形成晶格失配大，导致堆垛层错产生电性异常的现象，能够有效改善结晶质量，增加内量子效率从而提升LED发光效率；能有效的解决上述问题。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，包括衬底，以及在衬底表面依次层叠生长的缓冲层、u型GaN层、重掺Si的n型GaN层、应力释放层、发光层和p型GaN层；所述的应力释放层包括依次/循环层叠的第一超晶格层和第二超晶格层；所述的第一超晶格层包括循环交替层叠的GaN层和In
X
Ga
(1
‑
X)
N层，所述的第二超晶格层包括循环交替层叠的GaN层和In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层；第一超晶格层中的In掺杂浓度小于/等于第二超晶格层中的In掺杂浓度。
[0008]进一步的，当第一超晶格层中的In掺杂浓度小于第二超晶格层中的In掺杂浓度时，所述的应力释放层包括依次层叠的第一超晶格层和第二超晶格层；所述第一超晶格层中In掺杂浓度为0～5
×
10
18
atom/cm3；所述第二超晶格层中In掺杂浓度为5
×
10
18
～2
×
10
20
atom/cm3。
[0009]进一步的，所述第一超晶格层中的In
X
Ga
(1
‑
X)
N层和GaN层循环层叠有1～3个周期，第一超晶格层中每一GaN层的厚度为4nm～8nm，每一In
X
Ga
(1
‑
X)
N层的厚度为2nm～4nm，得到总厚度为10～20nm的第一超晶格层；所述第二超晶格层中的In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层和GaN层循环层叠
有2～5个周期，第二超晶格层中每一GaN层的厚度为5nm～10nm，每一In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层的厚度为2nm～5nm，得到总厚度为20～40nm的第二超晶格层。
[0010]进一步的，所述第一超晶格层的生长温度为800～880℃，所述第二超晶格层的生长温度为850～900℃。
[0011]进一步的，所述第一超晶格层中的GaN层在生长时，si的掺杂浓度为1～5
×
10
18
atom/cm3；所述第二超晶格层中的GaN层在生长时，si的掺杂浓度为3～5
×
10
18
atom/cm3。
[0012]进一步的，当第一超晶格层中的In掺杂浓度等于第二超晶格层中的In掺杂浓度时，则第一超晶格层和第二超晶格层中的In掺杂浓度均为0；所述的应力释放层包括循环层叠的第一超晶格层和第二超晶格层，第一超晶格层为GaXN层，GaXN层采用TEGa生长；第二超晶格层为GayN层, GayN采用TMGa生长。
[0013]进一步的，所述GaXN层和GayN循环的层叠周期为2～5个。
[0014]进一步的，所述的缓冲层选用的是三维成核层，三维成核层为间隔分布在衬底上的多个GaN岛状结构。
[0015]进一步的，所述P型半导体层包括层叠设置的非掺杂P型GaN层和/或掺杂P型杂质的P型GaN层。
[0016]一种LED外延新型应力释放层生长方法，用于制作上述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，具体的方法包括提供一衬底，以及在衬底表面依次生长缓冲层、u型GaN层、重掺Si的n型GaN层、N型GaN层、应力释放层、发光层和p型GaN层；所述的应力释放层的生长方法为：依次/循环生长第一超晶格层和第二超晶格层；所述的第一超晶格层包括周期性交替生长的GaN层和In
X
Ga
(1
‑
X)
N层，0≤X＜0.15；所述的第二超晶格层包括周期性交替生长的GaN层和In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层，0≤Y＜0.25。
[0017]进一步的，当所述的X和Y均等于0时，所述的应力释放层的生长方法为：第一步：在n型GaN层生长完成后，调整温度至800～900℃，压力为300mbar，生长厚度为2nm～5nm的GaXN层，GaXN层采用TEGa生长；第二步：维持原来的温度和压力，生长厚度为5nm～8nm的GayN层，GayN层采用TMGa生长；第三步：维持原来的温度和压力，循环第一步和第二步2～5个周期，依次层叠生长2～5个周期的GaXN层和GayN，得到总厚度为30～60nm的应力释放层。
[0018]进一步的，当所述的X和Y均大于0时，所述的应力释放层的生长方法为：第一步：在n型GaN层生长完成后，调整温度至800～880℃，压力为300mbar，先生长厚度为4nm～8nm的GaN层，此GaN层为掺杂si的n型GaN层，此GaN层中si的掺杂浓度为1～5
×
10
18
atom/cm3；第二步：恒温800～880℃，恒压300mbar，生长厚度为2nm～4nm的InGaN层，此InGaN层中In的掺杂浓度为0～5
×
10
18
atom/cm3；(不包含0)。
[0019]第三步：恒温800～880℃，恒压300mbar，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，包括衬底（1），以及在衬底（1）表面依次层叠的缓冲层（2）、u型GaN层（3）、N型GaN层（4）、应力释放层（5）、发光层（6）和P型半导体层（7）；其特征在于：所述的应力释放层（5）包括依次/循环层叠的第一超晶格层（51）和第二超晶格层（52）；所述的第一超晶格层（51）包括循环交替层叠的GaN层和In
X
Ga
(1
‑
X)
N层，所述的第二超晶格层（52）包括循环交替层叠的GaN层和In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层；第一超晶格层（51）中的In掺杂浓度小于/等于第二超晶格层（52）中的In掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，其特征在于：当第一超晶格层（51）中的In掺杂浓度小于第二超晶格层（52）中的In掺杂浓度时，所述的应力释放层（5）包括依次层叠的第一超晶格层（51）和第二超晶格层（52）；所述第一超晶格层（51）中In掺杂浓度为0～5
×
10
18
atom/cm3；所述第二超晶格层（52）中In掺杂浓度为5
×
10
18
～2
×
10
20
atom/cm3。3.根据权利要求2所述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，其特征在于：所述第一超晶格层（51）中的In
X
Ga
(1
‑
X)
N层和GaN层循环层叠有1～3个周期，第一超晶格层（51）中每一GaN层的厚度为4nm～8nm，每一In
X
Ga
(1
‑
X)
N层的厚度为2nm～4nm，得到总厚度为10～20nm的第一超晶格层（51）；所述第二超晶格层（52）中的In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层和GaN层循环层叠有2～5个周期，第二超晶格层（52）中每一GaN层的厚度为5nm～10nm，每一In
Y
Ga
(1
‑
Y)
N层的厚度为2nm～5nm，得到总厚度为20～40nm的第二超晶格层（52）。4.根据权利要求3所述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，其特征在于：所述第一超晶格层（51）中的GaN层在生长时，si的掺杂浓度为1～5
×
10
18
atom/cm3；所述第二超晶格层（52）中的GaN层在生长时，si的掺杂浓度为3～5
×
10
18
atom/cm3。5.根据权利要求1所述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，其特征在于：当第一超晶格层（51）中的In掺杂浓度等于第二超晶格层（52）中的In掺杂浓度时，则第一超晶格层（51）和第二超晶格层（52）中的In掺杂浓度均为0；所述的应力释放层（5）包括循环层叠的第一超晶格层（51）和第二超晶格层（52），第一超晶格层（51）为GaXN层（513），GaXN层（513）采用TEGa生长；第二超晶格层（52）为GayN层（523）, GayN层（52）采用TMGa生长。6.根据权利要求1所述的一种基于LED外延新型应力释放层的外延结构，其特征在于：所述的缓冲层（2）选用的是三维成核层，三维成核层为间隔分布在衬底上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕腾飞，王淑娇，郭园，祝光辉，展望，芦玲，
申请(专利权)人：淮安澳洋顺昌光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：