一種GaN基LED外延片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種GaN基LED外延片，其中該GaN基LED外延片包括：襯底；形成在所述襯底之上的緩沖層；形成在所述緩沖層上的本征GaN層；形成在所述本征GaN層之上的N型GaN層；形成在所述N型GaN層之上的量子阱層；形成在所述量子阱層之上的第一超晶格結(jié)構(gòu)層；形成在所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層之上的低溫P型GaN層；形成在所述低溫P型GaN層之上的電子阻擋層；以及形成在所述電子阻擋層之上的P型GaN層。本實用新型的GaN基LED外延片具有驅(qū)動電壓低，內(nèi)量子效率高的優(yōu)點。
【專利說明】—種GaN基LED外延片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種GaN基LED外延片。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管LED具有體積小、耗電量低、使用壽命長、環(huán)保耐用等特點，在各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其中，GaN基LED能夠發(fā)出高亮藍光、綠光、紫外，尤其受到關(guān)注。近年來，由于應(yīng)用的需要，制備大功率的LED外延片已成為發(fā)展的必然趨勢，但隨著發(fā)光功率的提升，伴隨而來有效率衰減的問題出現(xiàn)，主要是由于載流子溢出，低效率的電子注入和空穴的傳輸。
[0003]為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)在量子阱層與P型GaN層之間插入EBL (ElectronBlocking Layer,電子阻擋層)結(jié)構(gòu)，利用EBL的能帶效應(yīng)限制電子的過溢,提高內(nèi)量子效率。具體到GaN基的外延片而言，EBL通常采用單層AlxGa1 XN或者AlxGa1 xN/GaN超晶格結(jié)構(gòu)，通過控制EBL層的厚度和其中AlxGa1 XN的x數(shù)值調(diào)整能帶的效應(yīng)，以便改善內(nèi)量子效率。但是，該技術(shù)存在以下缺點=AlxGa1 -在EBL結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生極化場效應(yīng)，使得勢壘作用變小而起不到阻擋電子的作用，載流子溢出并沒有得到消除。同時極化場效應(yīng)還導(dǎo)致在GaN界面能帶彎曲和原子能帶偏移，反而延遲了空穴的注入，惡化了發(fā)光性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種載流子復(fù)合效率高、驅(qū)動電壓低、內(nèi)量子效率高的GaN基LED外延片實用新型。
[0005]為此，根據(jù)本實用新型實施例的GaN基LED外延片，包括:襯底；形成在所述襯底之上的緩沖層；
[0006]形成在所述緩沖層上的本征GaN層；
[0007]形成在所述本征GaN層之上的N型GaN層；形成在所述N型GaN層之上的量子阱層；
[0008]形成在所述量子阱層之上的第一超晶格結(jié)構(gòu)層；形成在所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層之上的低溫P型GaN層；形成在所述低溫P型GaN層之上的電子阻擋層；以及形成在所述電子阻擋層之上的P型GaN層。
[0009]在本實用新型的一個示例中，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層包括多級的AlxGahN/InyGa^N超晶格結(jié)構(gòu)。
[0010]在本實用新型的一個示例中，最底部的所述AlxGahNAnyGahN超晶格結(jié)構(gòu)為Al0.07Ga0.93N/In0.01Ga0.99N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的所述AlxGai_xN/InyGa卜yN超晶格結(jié)構(gòu)為AI 0.12^?.88N/In0,005^?.995N 超晶格結(jié)構(gòu)。
[0011]在本實用新型的一個示例中，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層厚度為10-30nm。
[0012]在本實用新型的一個示例中，還包括:形成在所述電子阻擋層與所述P型GaN層與之間的第二超晶格結(jié)構(gòu)層。
[0013] 在本實用新型的一個示例中，所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層包括多級的InyGapyN/AlxGa1J超晶格結(jié)構(gòu)。
[0014]在本實用新型的一個不例中，最底部的所述InyGahyN/AlxGa1^N超晶格結(jié)構(gòu)為1% Cltl5Gaa 995N/A10.12Ga0.88N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的所述InyGahNAlxGa^N超晶格結(jié)構(gòu)為In0.0iGa0.99N/Al0 07Ga0.93N 超晶格結(jié)構(gòu)。
[0015]在本實用新型的一個示例中，所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層厚度為7_21nm。
[0016]綜上所述，根據(jù)本實用新型實施例GaN基LED外延片，改善了由于極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜，有效的限制電子過溢，同時促進空穴的運輸，提升空穴濃度，有利于提聞空穴和電子的復(fù)合效率，具有驅(qū)動電壓低，內(nèi)量子效率高、工藝簡單兼容的優(yōu)點。
[0017]本實用新型的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0019]圖1是本實用新型一個實施例的GaN基LED外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例的GaN基LED外延片的第一超晶格結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本實用新型另一個實施例的GaN基LED外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是本實用新型實施例的GaN基LED外延片的第二超晶格結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是傳統(tǒng)的無低溫P型GaN層的外延片與本實用新型實施例的有低溫P型GaN層的外延片的能帶對比示意圖；
[0024]圖6是本實用新型一個實施例的GaN基LED外延片的形成方法的流程示意圖；
[0025]圖7是本實用新型另一個實施例的GaN基LED外延片的形成方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0027]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順
時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0028]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0029]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0030]本實用新型第一方面提出了驅(qū)動電壓低、內(nèi)量子效率高的GaN基LED外延片。
[0031]如圖1所示，本實用新型一個實施例的GaN基LED外延片，包括:襯底100 ;形成在襯底100之上的緩沖層200 ;形成在緩沖層200之上的N型GaN層300 ;形成在N型GaN層300之上的量子阱層400 ;形成在量子阱層400之上的第一超晶格結(jié)構(gòu)層500 ;形成在第一超晶格結(jié)構(gòu)層500之上的低溫P型GaN層600 ;形成在低溫P型GaN層600之上的電子阻擋層700 ；以及形成在電子阻擋層700之上的P型GaN層800。具體地:
[0032]可選地，襯底100、緩沖層200、N型GaN層300以及P型GaN層800的技術(shù)細節(jié)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，根據(jù)實際需要靈活設(shè)定，本文不再贅述。
[0033]緩沖層200與N型GaN層300之間設(shè)置有本征GaN層(圖1中并未示出)，該本征GaN層有助于提聞N型GaN層的晶體質(zhì)量。
[0034]可選地，量子阱層400為多周期的InGaN/GaN結(jié)構(gòu)量子阱，量子阱的具體工藝參數(shù)根據(jù)LED器件發(fā)光特性來設(shè)計。
[0035]可選地，電子阻擋層700為AlxGa^N, x取值10_30%，優(yōu)選值x=12%。設(shè)置該電子阻擋層700目的是控制電子的過溢，提高電子的效率。
`[0036]可選地，如圖2所示，第一超晶格結(jié)構(gòu)層500包括多級的AlxGahNAnyGanN超晶格結(jié)構(gòu)，需要說明的是，一層AlxGa1J材料與一層InyGai_yN材料即為一級AlxGa1J/InyGa1J超晶格，多級的AlxGa^NAnyGahN超晶格結(jié)構(gòu)即為交替生長的多層AlxGa1J和多層InyGa^yN。在該多級的AlxGahNAnyGahyN超晶格結(jié)構(gòu)中，從最底部至最頂部Al組分逐漸增加并且In組分逐漸減少。需要說明的是，“底”是指靠近襯底100的一側(cè)，“頂”是指遠離襯底100的一側(cè)，后文不再贅述。Al組分的漸變主要的為了改善能帶結(jié)構(gòu)；In組分的漸變主要是為了實現(xiàn)晶格匹配、保證外延出的晶體質(zhì)量較好。優(yōu)選地，第一超晶格結(jié)構(gòu)層包括2至6級的AlxGahNAnyGanN超晶格結(jié)構(gòu)，最優(yōu)選地，級數(shù)為4。級數(shù)太少，則無法實現(xiàn)周期之間的組分漸變，也就無法改善最終器件的性能；級數(shù)太多，則對器件性能改善程度有限，但工藝復(fù)雜耗時。優(yōu)選地，最底部的AlxGahNAnyGahN超晶格結(jié)構(gòu)為Ala 07Ga0.93N/In0.01Ga0.99N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的AlxGahNAnyGahN超晶格結(jié)構(gòu)為Ala Jaa88NAnacici5Gaa 995N超晶格結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，第一超晶格結(jié)構(gòu)層500厚度為10-30nm。第一超晶格結(jié)構(gòu)層500的厚度由單級超晶格結(jié)構(gòu)厚度和級數(shù)多少共同決定。
[0037]該第一超晶格結(jié)構(gòu)層500采用多級的漸變的AlxGa1 ^/InyGa1 yN超晶格結(jié)構(gòu)，一方面能夠消除【背景技術(shù)】中提到的由于AlxGa1 XN極化效應(yīng)造成的能帶傾斜，促使空穴隧穿到量子阱區(qū)域的勢壘降低，從而降低了電壓，空穴的注入效率增加，LED外延片亮度也得到了提升。另一方面，生長AlxGa1 xN/InyGai yN超晶格結(jié)構(gòu)還起到限制位錯延伸的作用，提高外延片的抗靜電性能。[0038]可選地，低溫P型GaN層600的生長溫度為800_900°C，其厚度為10_60nm，最優(yōu)厚度為40nm。低溫P型GaN層600的摻雜通常是Mg元素摻雜，優(yōu)選地，低溫P型GaN層600的Mg摻雜濃度高于P型GaN層800的摻雜濃度。此舉是為了提供更多的空穴，同時Mg摻雜能夠調(diào)節(jié)費米能級的高度，有效的降低空穴躍遷到量子阱區(qū)域的勢壘。
[0039]在量子阱400和電子阻擋層700之間插入低溫P型GaN層600的理由如下:由于在現(xiàn)有的EBL技術(shù)中，存在量子阱與EBL之間有較強的極化效應(yīng)，以此導(dǎo)致能帶傾斜，大大降低了空穴電子復(fù)合效率，同時生長EBL溫度較高，導(dǎo)致量子阱的In擴散。針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，在生長EBL之前插入一層低溫生長的P-GaN能夠較為有效的改善極化效應(yīng)造成的能帶傾斜，由于量子阱勢壘為GaN，而插入的也是p-GaN，之前EBL與量子阱之間極化效應(yīng)產(chǎn)生的能帶“尖峰”(參見圖3)得到消除，能夠進一步消除能帶傾斜而造成的勢壘，有利于空穴充分隧穿到量子阱區(qū)域進行復(fù)合發(fā)光，同時由于導(dǎo)帶的高勢壘阻止了電子過溢到P型層而產(chǎn)生非輻射復(fù)合，降低光電效率的不利影響。同時由于生長量子阱之后生長低溫P-GaN可以防止原量子阱中In的擴散，對于量子阱強度的提升有一定幫助。以及低溫P型GaN層的生長溫度較低，氮源NH3的裂解效率變低，因而提高了 Mg摻雜的效率，提高空穴濃度，對于改善空穴電子的復(fù)合效率和降低電壓有明顯的作用。
[0040]如圖3所示，本實用新型另一個實施例的GaN基LED外延片，包括:襯底100 ;形成在襯底100之上的緩沖層200 ;形成在緩沖層200之上的N型GaN層300 ;形成在N型GaN層300之上的量子阱層400 ;形成在量子阱層400之上的第一超晶格結(jié)構(gòu)層500 ;形成在第一超晶格結(jié)構(gòu)層500之上的低溫P型GaN層600 ;形成在低溫P型GaN層600之上的電子阻擋層700 ;形成在電子阻擋層700之上的第二超晶格結(jié)構(gòu)層900 ;以及，形成在第二超晶格結(jié)構(gòu)層900之上的P型GaN層800。圖2所示的GaN基LED外延片與圖1所示的GaN基LED外延片相比，在電子阻擋層700與P型GaN層800之間插入了第二超晶格結(jié)構(gòu)層900。
[0041]可選地，如圖4所示，第二超晶格結(jié)構(gòu)層900包括多級的InyGa^NAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)，其中多級的InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)中，從最底部至最頂層In組分逐漸增加并且Al組分逐漸減少。其中，In組分的漸變主要是為了實現(xiàn)晶格匹配、保證外延出的晶體質(zhì)量較好;A1組分的漸變主要的為了改善能帶結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，第二超晶格結(jié)構(gòu)層900包括2至6級的InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)。級數(shù)太少，則無法實現(xiàn)周期之間的組分漸變，頁就無法改善最終器件的性能；級數(shù)太多，則對器件性能改善程度有限，但工藝復(fù)雜耗時。優(yōu)選地，最底部的InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)為Inatltl5Gaa 995NAlai2Gaa88N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)為InatllGaa99NAlatl7Gaa93N超晶格結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地:第二超晶格結(jié)構(gòu)層厚度為7-21nm。第二超晶格結(jié)構(gòu)層500的厚度由單級超晶格結(jié)構(gòu)厚度和級數(shù)多少共同決定。
[0042]在電子阻擋層700和P型GaN層800之間插入InyGal yN/AlxGal xN,目的也是利用其空穴隧穿效應(yīng)，使得空穴易于從P型層隧穿到量子阱，提高空穴的濃度，進而提高光電效率。這第一超晶格結(jié)構(gòu)層和第二超晶格結(jié)構(gòu)層組合起來形成限制阱，共同明顯地提升插入的重摻雜的低溫P型GaN的空穴濃度，增強空穴注入效率，從而達到降低電壓，提升發(fā)光效率的目的。
[0043]綜上所述，根據(jù)本實用新型實施例GaN基LED外延片，改善了由于極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜，有效的限制電子過溢，同時促進空穴的運輸，提升空穴濃度，有利于提聞空穴和電子的復(fù)合效率，具有驅(qū)動電壓低，內(nèi)量子效率高的優(yōu)點。
[0044]本實用新型第二方面提出了驅(qū)動電壓低、內(nèi)量子效率高的GaN基LED外延片的形成方法。
[0045]如圖6所示，根據(jù)本實用新型一個實施例的GaN基LED外延片的形成方法，包括以下步驟:
[0046]S1.提供襯底 100。
[0047]S2.在襯底100之上形成緩沖層200。
[0048]S3.在緩沖層200之上形成N型GaN層400。
[0049]上述步驟S1-S3中，形成襯底100、緩沖層200、N型GaN層300的技術(shù)細節(jié)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，根據(jù)實際需要靈活設(shè)定，本文不再贅述。
[0050]本實用新型還在緩沖層200與N型GaN層300之間形成本征GaN層(圖6中并未不出)，該本征GaN層有助于提聞N型GaN層的晶體質(zhì)量。
[0051]S4.在N型GaN層300之上形成量子阱層400。
[0052]在本實用新型的一個實施例中，量子阱層400為多周期的InGaN/GaN結(jié)構(gòu)量子阱，量子阱的具體工藝參數(shù)根據(jù)LED器件發(fā)光特性來設(shè)計。
[0053]S5.在量子講 層400之上形成第一超晶格結(jié)構(gòu)層500。
[0054]在本實用新型的一個實施例中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層500包括多級的AlxGahN/InyGa1J超晶格結(jié)構(gòu)，其中多級的AlxGahNAnyGanN超晶格結(jié)構(gòu)中，從最底部至最頂部Al組分逐漸增加并且In組分逐漸減少。
[0055]在本實用新型的一個實施例中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層500包括2至6級的AlxGapxN/InyGa^N超晶格結(jié)構(gòu)。
[0056]在本實用新型的一個實施例中，最底部的AlxGahNAnyGanN超晶格結(jié)構(gòu)為Alaci7Gaa93NAnatllGaa99N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的AlxGa^NAnyGahN超晶格結(jié)構(gòu)為Al0.12Ga0 ggN/In0, OosGac1.995Ν 超晶格結(jié)構(gòu)。
[0057]在本實用新型的一個實施例中，第一超晶格結(jié)構(gòu)層500厚度為10_30nm。
[0058]S6.在第一超晶格結(jié)構(gòu)層500之上形成低溫P型GaN層600。
[0059]在本實用新型的一個實施例中，低溫P型GaN層500的生長溫度為800-900°C。
[0060]S7.在低溫P型GaN層600之上形成電子阻擋層700。
[0061]S8.在電子阻擋層700之上形成P型GaN層。
[0062]如圖7所示，根據(jù)本實用新型一個實施例的GaN基LED外延片的形成方法，包括以下步驟:
[0063]S1.提供襯底 100。
[0064]S2.在襯底100之上形成緩沖層200。
[0065]S3.在緩沖層200之上形成N型GaN層400。
[0066]S4.在N型GaN層300之上形成量子阱層400。
[0067]S5.在量子講層400之上形成第一超晶格結(jié)構(gòu)層500。
[0068]S6.在第一超晶格結(jié)構(gòu)層500之上形成低溫P型GaN層600。
[0069]S7.在低溫P型GaN層600之上形成電子阻擋層700。
[0070]S9.在電子阻擋層700之上形成第二超晶格結(jié)構(gòu)層900。[0071]S8.在第二超晶格結(jié)構(gòu)層900之上形成P型GaN層800。
[0072]圖7對應(yīng)實施例的方法與圖6對應(yīng)實施例的方法相比，在步驟S7與S8之間插入了步驟S9形成第二超晶格結(jié)構(gòu)層900。
[0073]在本實用新型的一個實施例中，第二超晶格結(jié)構(gòu)層900包括多級的InyGapyN/AlxGa1J超晶格結(jié)構(gòu)，其中所述多級的InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)中，從最底部至最頂層In組分逐漸增加并且Al組分逐漸減少。
[0074]在本實用新型的一個實施例中，第二超晶格結(jié)構(gòu)層900包括2至6級的InyGapyN/AlxGa1J超晶格結(jié)構(gòu)。 [0075]在本實用新型的一個實施例中，最底部的所述InyGapyNAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)為1% Cltl5Gaa 995NAlai2Gaa88N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的所述InyGa^NAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)為In0.0iGa0.99N/Al0 07Ga0.93N 超晶格結(jié)構(gòu)。
[0076]在本實用新型的一個實施例中，第二超晶格結(jié)構(gòu)層900厚度為7_21nm。
[0077]綜上所述，根據(jù)本實用新型實施例GaN基LED外延片的形成方法，改善了由于極化效應(yīng)導(dǎo)致的能帶傾斜，有效的限制電子過溢，同時促進空穴的運輸，提升空穴濃度，有利于提高空穴和電子的復(fù)合效率，具有驅(qū)動電壓低，內(nèi)量子效率高、工藝簡單兼容的優(yōu)點。
[0078]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實用新型，下面結(jié)合一例做詳細介紹。該實施例以三甲基鎵(TMGa)、三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMA1)、三甲基銦(TMIn)、二茂鎂(Cp2Mg)、氨氣(NH3)、硅烷(GeH4)作為沉積材料，以氫氣(H2)、氮氣(N2)作為載氣，采用MOCVD技術(shù)形成GaN基LED外延片。具體步驟如下:
[0079]A.提供藍寶石襯底。
[0080]B.先將藍寶石襯底在530°C下、NH3中氮化150s，然后通入TMGa以在藍寶石襯底上沉積30nm左右厚度的GaN緩沖層，隨后在1070°C下高溫退火處理270s。可選地，還可以進一步在1050°C下以TMGa和NH3為源，以H2作為載氣，生長2 μ m非摻雜的GaN，形成本征半導(dǎo)體層。
[0081]C.在1050°C下以TMGa和NH3為源，以H2作為載氣，同時以SiH4S摻雜源，生長
1.2μπι摻Si的N型GaN層。優(yōu)選地，該N型GaN層的摻雜濃度是非恒定的。具體地，可以首先生長200nm厚的摻雜濃度為4E+18的N型GaN層；然后生長600nm厚的摻雜濃度為8E+18的N型GaN層，再生長200nm厚的摻雜濃度為4E+18的N型GaN層；最后生長200nm厚的摻雜濃度為3E+17的N型GaN層。
[0082]D.以TMIn、TEGa、NH3為源，以N2作為載氣，生長10組InGaN/GaN結(jié)構(gòu)量子阱，其中每層InGaN厚度為5nm,每層GaN厚度為12nm。
[0083]E.以 TMGa、TMAl、TMIn 和 NH3 為源，以隊作為載氣，在 800-900°C(最優(yōu)選 860°C)、100_200mbar(最優(yōu)選150mbar)條件下,生長多級AlxGa1 xN/InyGai yN超晶格。該過程中，生長AlxGa1 XN的X為漸變，X從7%逐漸地增加到12%，生長每層AlxGa1 XN的時間為40s，厚度為3nm。生長InyGa1 yN的y為漸變，y從1%逐漸地降低到0.5%，生長每層InyGa1 yN的時間為30s，厚度為2nm。生長AlxGa1 xN/InyGai yN超晶格的周期為4個，最終形成了第一超晶格結(jié)構(gòu)層，其厚度為20nm左右。
[0084]F.以 TMGa、Cp2Mg 和 NH3 為源，以 N2 作為載氣，在 800-900 V (最優(yōu)選 860 V )、100-200mbar (最優(yōu)選150mbar)條件下，生長10_60nm (最優(yōu)選40nm)厚、摻雜Mg濃度為3E+20的低溫P型GaN層。
[0085]G.以TMGa、TMAl和NH3為源，以N2作為載氣，在800-900 V (最優(yōu)選860 V )、100-200mbar (最優(yōu)選150mbar)條件下,生長AlxGa1 XN的電子阻擋層,其中x數(shù)值恒定，取值范圍為10-30% (最優(yōu)選12%)。
[0086]H.以 TMGa、TMAl、TMIn 和 NH3 為源，以隊作為載氣，在 800-900°C(最優(yōu)選 860°C)，100_200mbar(最優(yōu)選150mbar)壓力下,生長多級InyGa1 ^/AlxGa1 -超晶格。該過程中，生長InyGa1 yN的y為漸變，y從0.5%逐漸地增加到1%，生長每層InyGa1 yN的時間為30s，厚度為2nm。生長AlxGa1 XN的x為漸變，x從12%逐漸地降低到7%，生長每層AlxGa1 XN的時間為20s，厚度為1.5nm。生長AlxGa1 xN/InyGai yN超晶格的周期為4個，最終形成第二超晶格結(jié)構(gòu)層，其厚度為14nm左右。
[0087]1.以TMGa、Cp2Mg和NH3為源，以N2作為載氣，在960°C時，生長P型GaN層，生長20(T300nm厚、摻雜摻雜Mg濃度為2E+20的低溫P型GaN層。
[0088]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0089]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型?！?br> 【權(quán)利要求】
1.一種GaN基LED外延片，其特征在于，包括: 襯底； 形成在所述襯底之上的緩沖層； 形成在所述緩沖層上的本征GaN層； 形成在所述本征GaN層之上的N型GaN層； 形成在所述N型GaN層之上的量子阱層； 形成在所述量子阱層之上的第一超晶格結(jié)構(gòu)層； 形成在所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層之上的低溫P型GaN層； 形成在所述低溫P型GaN層之上的電子阻擋層；以及 形成在所述電子阻擋層之上的P型GaN層。
2.如權(quán)利要求1所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層包括多級的AlxGa^NAnyGa1IN超晶格結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的GaN基LED外延片，其特征在于，最底部的所述AlxGapxN/InyGa1J超晶格結(jié)構(gòu)為Ala 07Ga0.93N/In0.01Ga0.99N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的所述AlxGa1J/InyGa1J 超晶格結(jié)構(gòu)為 Alai2Gaa88NAnatltl5Gaa 995N 超晶格結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第一超晶格結(jié)構(gòu)層厚度為10_30nmo
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的GaN基LED外延片，其特征在于，還包括:形成在所述電子阻擋層與所述P型GaN層與之`間的第二超晶格結(jié)構(gòu)層。
6.如權(quán)利要求5所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層包括多級的InyGa^NAlxGahN超晶格結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的GaN基LED外延片，其特征在于，最底部的所述InyGapyN/AlxGa1^N超晶格結(jié)構(gòu)為In0.005Ga0.995_0.12Ga0.88N超晶格結(jié)構(gòu)；最頂部的所述InyGa1^yN/Α1Α_ΧΝ 超晶格結(jié)構(gòu)為 In0.01Ga0.99N/A10.07Ga0.93N 超晶格結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的GaN基LED外延片，其特征在于，所述第二超晶格結(jié)構(gòu)層厚度為7-21nm。
【文檔編號】H01L33/14GK203434181SQ201320444737
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】陳飛 申請人:惠州比亞迪實業(yè)有限公司