[发明专利]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

说明书

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_XGa_(1‑X)N层，0≤X＜0.8；所述的第二超晶格层包括周期性交替生长的GaN层和In_YGa_(1‑Y)N层，0≤Y＜1。本发明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。

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

本发明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_XGa_(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_YGa_(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。

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0～5×10¹⁸atom/cm³；所述第二超晶格层中In掺杂浓度为5×10¹⁸～2×10²⁰atom/cm³。