[发明专利]硅衬底GaN基LED及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅衬底GaN基LED及其制备方法，其中，硅衬底GaN基LED从下至上依次包括：硅衬底、多层位错过滤缓冲层、UGaN层、NGaN电流扩展层、有源区应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、P型GaN电流扩展层及P型欧姆接触层，其中，多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和多层不同Al组分的Al_xGa_1‑xN层，其中，0≤x≤1，或多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和Al_xGa_1‑xN/Al_yGa_1‑yN超晶格结构，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。该GaN基LED具有低位错密度(小于2E8/cm²)、高质量的有源区生长质量，且低点缺陷密度，尤其适用于大尺寸(6/8英寸)硅外延生长GaN基蓝(绿)光LED外延生长，可应用于微显示领域，在新型显示领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种硅衬底GaN基LED及其制备方。

背景技术

高质量GaN基LED在新型显示当中具有重要意义，由于硅(Si)衬底具有大尺寸、易剥离、兼容CMOS工艺等特点，对于micro尺寸的LED来说硅衬底是重要的选择之一。但是，GaN对于Si衬底来说是一种异质外延结构，晶格常数失配度高达17％，且Si衬底和GaN之间存在超过56％的热失配，导致GaN生长在硅衬底上面较生长在蓝宝石、SiC、GaN等衬底上来说面临更多的困难。

目前，大部分研究硅衬底GaN基LED材料的缺陷密度都是超过5E8/cm²，相对于蓝宝石等其他常规衬底，缺陷密度比较大。虽然对于常规尺寸的LED来说，这一缺陷密度下也能够正常工作，但是对于小尺寸LED来说，小电流下光电复合效率会比较低，会对其发光造成严重影响。且硅基外延生长的LED常规结构量子阱的点缺陷密度比较高，对获得高质量的适合小尺寸LED应用的蓝绿光LED同样是挑战。

发明内容

为了克服以上不足，本发明提供了一种硅衬底GaN基LED及其制备方法，有效解决现有硅衬底GaN基LED缺陷密度过高影响出光的技术问题。

本发明提供的技术方案为：

一方面，本发明提供了一种硅衬底GaN基LED，所述从下至上依次包括：硅衬底、多层位错过滤缓冲层、UGaN层、NGaN电流扩展层、有源区应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、P型GaN电流扩展层及P型欧姆接触层，其中，所述多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和多层不同Al组分的Al_xGa_1-xN层，其中，0≤x≤1，或所述多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格结构，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

另一方面，本发明提供了一种硅衬底GaN基LED制备方法，包括：

在硅衬底表面生长多层位错过滤缓冲层，所述多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和多层不同Al组分的Al_xGa_1-xN层，其中，0≤x≤1，或所述多层位错过滤缓冲层中包括一AlN层和Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN超晶格结构，其中，0≤x≤1，0≤y≤1；

依次在所述多层位错过滤缓冲层表面生长UGaN层、NGaN电流扩展层、有源区应力释放层、多量子阱发光层、电子阻挡层、P型GaN电流扩展层及P型欧姆接触层，完成硅衬底GaN基LED的制备。