[发明专利]一种发光二极管外延片制备方法及外延片

说明书

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片制备方法及外延片，制备方法包括：提供一衬底；在衬底上生长缓冲层；在缓冲层上生长非掺杂GaN层；在非掺杂GaN层上生长复合缺陷阻挡层；复合缺陷阻挡层包括依次生长于非掺杂GaN层上的CrAlN缺陷阻挡层、InSiN缺陷阻挡层及二维GaN层；在CrAlN缺陷阻挡层上生长InSiN缺陷阻挡层之前，先在CrAlN缺陷阻挡层上生长InN牺牲层，然后使InN牺牲层在Hsubgt;2/subgt;气氛中经高温分解后，再在CrAlN缺陷阻挡层上生长InSiN缺陷阻挡层。采用本发明制备方法得到的外延片能够有效降低外延层缺陷密度，提高晶体质量，提升发光二极管的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种发光二极管外延片制备方法及外延片。

背景技术

GaN是一种宽禁带半导体材料,在室温下其直接带隙宽度为3.39eV具有热导率高、耐高温、耐酸碱、高硬度等特性是第三代半导体的代表。这些特性使GaN基材料广泛地被用于蓝、绿、紫外发光二极管和激光器以及高温大功率器件。发光二极管是直接把电能转换成光的半导体器件同传统的光源相比具有寿命长、可靠性高、低能耗等特点。

Al₂O₃单晶材料带隙宽、折射率低(1.7)，且在1000℃高温下不与H₂发生反应，价格相对便宜，同时又能够进行大量生产，已经成为GaN外延生长最常用的衬底之一。但是Al₂O₃衬底与GaN之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配使得GaN外延材料中产生大量的位错。这些位错可充当非辐射复合中心，使得载流子被缺陷所捕获，降低载流子寿命和迁移率，严重影响 LED 性能。

目前通常在n型GaN层前掺入一层AlGaN位错阻挡层来减少位错向多量子阱层延伸，但是这种方式只能阻挡部分刃位错，螺位错及空穴缺陷等依然会穿过外延层，导致外延层的晶体质量下降，量子阱层非辐射复合增加，降低发光二极管的光电性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发光二极管外延片制备方法及外延片。

本发明采用以下技术方案：一种发光二极管外延片制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上生长缓冲层；

对已生长所述缓冲层的所述衬底进行预处理；

在经预处理后的所述缓冲层上生长非掺杂GaN层；

在所述非掺杂GaN层上生长复合缺陷阻挡层；所述复合缺陷阻挡层包括依次生长于所述非掺杂GaN层上的CrAlN缺陷阻挡层、InSiN缺陷阻挡层及二维GaN层；

在所述CrAlN缺陷阻挡层上生长所述InSiN缺陷阻挡层之前，先在所述CrAlN缺陷阻挡层上生长InN牺牲层，然后使所述InN牺牲层在H₂气氛中经1000℃～1300℃的温度分解后，再在所述CrAlN缺陷阻挡层上生长所述InSiN缺陷阻挡层；

在所述复合缺陷阻挡层上依次生长n型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层及p型GaN层。