[发明专利]一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量LED外延层的方法

摘要

本发明一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量LED外延层的方法：首先在N2气氛，750‑850℃，反应室压力300torr下,将金属GaN复合衬底退火处理后，以0.2‑1.0微米/小时的低速率生长100‑300纳米厚的低温GaN应力释放层；然后在H2气氛、950‑1050℃下，以从1微米/小时线性变化到3微米/小时的变速率生长1‑2微米厚的高温非掺杂GaN缓冲层；接着以恒定生长速率生长1‑2微米厚的n型GaN层；然后在N2气氛、750‑850℃下，生长多周期InGaN/GaN多量子阱有源区；接着在H2气氛、950‑1000℃下，生长p型AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层、p型GaN层；通过优化金属衬底生长初期载气、生长温度及生长速率等参数，有效缓解GaN外延层和金属衬底之间热失配，防止GaN分解，在金属衬底上制备出高质量GaN基LED外延层。

主权项

1.一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量LED外延层的方法，其LED外延结构包括：金属氮化镓复合衬底（101）、低温GaN应力释放层（102）、高温非掺杂GaN缓冲层（103）、n型GaN层（104）、InxGa1‑xN/GaN多量子阱有源区（105）、p型Aly1Ga1‑y1N/GaN超晶格电子阻挡层（106）、高温p型GaN层（107）、p型InGaN接触层（108）；其特征在于：在金属氮化镓复合衬底（101）上，设置一层在N2（氮气）气氛下，以低生长速率、低温生长的GaN应力释放层（102）；该方法包括以下步骤：步骤一，在金属有机化合物气相外延反应室中将金属氮化镓复合衬底（101），在N2（氮气）气氛下，反应室压力300torr，升温至750‑850℃，进行退火处理；之后，以反应室压力300torr、V/III摩尔比为500‑1300，采用0.2微米/小时‑1微米/小时的低生长速率，生长100～300纳米厚的低温GaN应力释放层（102）；步骤二，在H2（氢气）气氛、950‑1100℃下，以反应室压力为100‑200torr、V/III摩尔比为1000‑1300，采用生长速率从1微米/小时线性变化到3微米/小时的变速率生长方法，生长1‑2微米厚的高温非掺杂GaN缓冲层（103）；步骤三，在H2气氛、950‑1100℃下，以反应室压力为100‑200torr、V/III摩尔比为1000‑1300，采用恒定生长速率生长1‑2微米厚的n型GaN层（104）；其Si掺杂浓度为1018‑1019cm‑3；步骤四，在N2（氮气）气氛、750‑850℃下，以V/III摩尔比为5000‑10000，反应室压力300torr,接着生长5‑10周期的InxGa1‑xN/GaN多量子阱有源区（105）,其中，0

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