[发明专利]GaN层生长方法及所得LED外延层和LED芯片

说明书

本发明提供了一种GaN层生长方法及所得LED外延层和LED芯片，其中生长方法，包括以下步骤：S1步骤：在950℃下，反应压力为400～500mbar的条件下，在GaN成核层上持续生长200～400s的第一GaN层；S2步骤：然后升温至1000～1050℃，反应压力为500～600mbar的条件下，在所述第一GaN层上持续生长800～1000s的第二GaN层，得到所述GaN层。本发明提供的生长方法通过调整GaN层的生长温度、生长压力和在相应条件下的生长时间，实现对GaN晶体的分段生长，使分段生长所得具有少许差别的GaN晶体相互配合，从而实现了GaN晶体的结晶质量的提升，并减少GaN晶体与衬底晶体之间的晶格失配。

技术领域

本发明涉及LED外延层结构领域，特别地，涉及一种GaN层生长方法及所得LED外延层和LED芯片。

背景技术

目前普遍采用的GaN生长方法是在蓝宝石衬底上进行异质外延。但是蓝宝石与GaN间存在较大的晶格失配率(约为13-16％)和热失配比例，使得GaN外延层中的失配位错密度较高(约为～10¹⁰cm^-2)。现有衬底上设置缓冲层来减少晶格失配率和热失配率。缓冲层包括在蓝宝石衬底生长的成核成核层和设置于成核层上的GaN层。GaN层上为掺Si的N型GaN层。

现有方法多通过调整成核层的生长参数，来提高GaN与蓝宝石衬底晶体相接处的晶格匹配质量。但是，由于成核层在衬底上所形成的晶核仍然属于在衬底上进行异质外延，因而通过这种手段进行调整，对所得GaN晶体质量的提高效果有限。

发明内容

本发明提供一种GaN层生长方法及所得LED外延层和LED芯片，以解决现有技术中衬底上生长GaN时二者相接处存在较严重的晶格失配率和热失配的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种GaN层生长方法，包括以下步骤：S1步骤：在950℃，反应压力为400～500mbar的条件下，在GaN成核层上持续生长200～400s的第一GaN层；S2步骤：然后升温至1000～1050℃，反应压力为500～600mbar的条件下，在所述第一GaN层上持续生长800～1000s的第二GaN层，得到所述GaN层。

进一步地，第一GaN层的反应压力为500mbar。

进一步地，第一GaN层的持续生长时间为200s。

进一步地，第二GaN层的生长温度为1000℃。

进一步地，第二GaN层的生长压力为600mbar。

根据本发明的另一个方面，提供了一种LED外延层，所述外延层中包括如上述的方法制备得到的GaN层。

根据本发明的另一个方面，提供了一种LED芯片，包括LED外延层，LED外延层为如上述方法制备得到的LED外延层。

进一步地，LED芯片的亮度为134.7mW、电压为3.12v、漏电0.028、反向电压为37v和2000v下的抗静电能力为81.20％。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的生长方法通过调整GaN层的生长温度、生长压力和在相应条件下的生长时间，实现对GaN晶体的分段生长，使分段生长所得具有少许差别的GaN晶体相互配合，从而实现了GaN晶体的结晶质量的提升，并减少GaN晶体与衬底晶体之间的晶格失配率。

本发明还提供了按上述方法制备得到的LED外延片，该外延片中GaN晶体与衬底中的晶格配合率得到较大提高。

本发明还提供了按上述方法制备得到的LED芯片，该LED芯片中衬底与GaN晶体之间的晶格失配率得到有效降低。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。