Torr，通入流量為320ymol/min三甲基鎵、流量為70slm NH3，然后相互獨立的島以生長速度70nm/min生長至厚度為30_200nm，相互獨立的島形成的下層三維GaN島層15的平均厚度為155nm;
[0064](6)沉積原位SiN插入層16:在步驟(5)所述下層三維GaN島層15基礎上，調節(jié)生長溫度為1100°C、反應室氣壓為550Torr，通入流量為215ymol/min SiH4、流量為60slm NH3，沉積 30s ；
[0065](7)生長上層三維GaN島層17:在步驟(6)所述原位SiN插入層16基礎上，調節(jié)生長溫度為1050°C，反應室氣壓為600Torr，通入流量為160ymol/min三甲基鋁、流量為9slmNH3，然后上層三維GaN島層17以6nm/min生長速度至下層三維GaN島層15、原位SiN插入層16和上層三維GaN島層17的總厚度為1500nm;
[0066](8)在步驟(7)所述上層三維GaN島層17上依次生長厚度為4μπι、Si摻濃度為5xl018Cm—3的n-GaN層18，交錯排布厚度為4nm的InGaN和厚度為13nm GaN層，交錯排布十個周期形成InGaN/GaN多量子阱層19，以及厚度為210nm p-GaN層20。
[0067]實施例4
[0068]本實施例是在實施例3的基礎上進行改進的，區(qū)別是:在LED外延片的制備過程中，原位SiN插入層16的沉積時間為35s,并在不改變下層三維GaN島層15平均厚度條件下，下層三維GaN島層15、原位SiN插入層16和上層三維GaN島層17的總厚度為llOOnm。
[0069]本實施例制備的Si襯底上LED外延片具有較低的殘余應力和優(yōu)異的晶體質量，圖2是本實施例制備的LED外延片的拉曼光譜圖，其中GaN E2(high)峰的波峰為567.02cm—1與無應力GaN E2(high)的567.5cm—1峰位十分相近，說明本樣品的殘余應力較小。圖3是本實施例制備的LED外延片的X射線回擺曲線，GaN(0002)的X射線回擺曲線的半峰寬(FWHM)值低至339arcsec，GaN(10-12)的X射線回擺曲線的半峰寬(FWHM)值低至386arcsec，表明在Si襯底上，生長的LED外延片具有殘余應力低、缺陷密度小、晶體質量好、光電性能優(yōu)異的特點。
[0070]應用實施例1
[0071]取實施例3制備的LED外延片，將實施例3中的LED外延片制備垂直結構LED芯片，具體過程如下:先將外延片進行清洗，隨后在P-GaN層表面依次蒸鍍Ti/Ag/Ti/Au，再將另一塊η型(100)面Si表面蒸鍍上相同金屬后與p-GaN層表面進行鍵合，然后采用化學腐蝕的方法去除外延用S i襯底，獲得A IN表面，接著采用ICP刻蝕，暴露出n-GaN層表面，并在n_GaN層表面依次蒸鍍Cr/Pt/Au電極，最后采用環(huán)氧樹脂進行封裝。如圖4所示，封裝后的藍光LED在350mA的工作電流下，光輸出功率為483mW，運行電壓為3.1V。
[0072]對于本領域的技術人員來說，可根據(jù)以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:包括Si襯底層、依次生長在Si襯底層上的AlN緩沖層、步進AlxGapxN緩沖層、AlN插入層、下層三維GaN島層、原位SiN插入層、上層三維GaN島層、n-GaN層、InGaN/GaN多量子講層和ρ-GaN層。2.根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:所述AlN緩沖層的厚度為90-1 1nm03.根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:所述步進AlxGa1-XN緩沖層包括依次生長的Al0.2Ga0.sN緩沖層、Al0.5Ga0.5N緩沖層、Al0.8Ga0.2N緩沖層，其中Al0.2Ga0.8N緩沖層厚度為95-105nm，所述AlQ.5Ga0.5N緩沖層厚度為140-155nm，所述Al0.8Ga0.2N緩沖層厚度為185-210nm。4.根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:所述AlN插入層的厚度為30-45nmo5.根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:所述下層三維GaN島層是由若干厚度一致且相互獨立的島組成，其中相互獨立的島的厚度為30-200nm，由相互獨立的島形成的下層三維GaN島層的平均厚度為145-155nm06.根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片，其特征在于:所述下層三維GaN島層、原位SiN插入層、上層三維GaN島層的總厚度為500-1500nm。7.—種根據(jù)權利要求1所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)制備Si襯底:將單晶S i襯底放入15 % HF溶液中室溫超聲清洗15-20秒，去除表面粘污顆粒，再依次用乙醇、去離子水超聲清洗，最后用高純干燥氮氣吹干備用； (2)生長AlN緩沖層:取步驟(I)制備的Si襯底于溫度為1000-1100°C、氣壓為50-60Torr條件下，通入流量為240-260ymol/min的三甲基鋁、流量為7.5-9slm的NH3，然后AlN緩沖層以生長速度為3_4nm/s生長至厚度為90-1 1nm; (3)生長AlxGa1-A緩沖層:在步驟(2)中所述AlN緩沖層生長條件下，維持三甲基鋁流量不變，然后通入流量為18-25ymol/min三甲基鎵至41().26&().必緩沖層厚度生長為95-10511111;再將三甲基鎵的流量增加到50-60ymol/min至AlQ.5Ga0.5N緩沖層厚度生長為140-155nm;最后將三甲基鎵的流量增加到80-90ymol/min至AlQ.8GaQ.2N緩沖層厚度生長為185-210nm; (4)生長AlN插入層:將步驟(3)所述AlxGal-XN緩沖層基礎上，調節(jié)生長溫度為800-850°C、反應室氣壓為50-60Torr，通入流量為145-160ymol/min三甲基鋁、流量為7-9slm NH3,然后AlN插入層以生長速度為4_6nm/min在AlxGai—XN緩沖層上生長至30_45nm; (5)生長下層三維GaN島層:在步驟(4)所述AlN插入層基礎上，通入三甲基鎵、NH3,然后相互獨立的島以一定的生長速度生長至厚度為30-200nm，且相互獨立的島形成平均厚度為145_155nm的下層三維GaN島層； (6)沉積原位SiN插入層:在步驟(5)所述下層三維GaN島層基礎上，通入SiH4、NH3，沉積30-180s； (7)生長上層三維GaN島層:在步驟(6)所述原位SiN插入層基礎上，通入三甲基鋁、NH3,然后下層三維GaN島以一定生長速度至下層三維GaN島、原位SiN插入層和上層三維GaN島層的總厚度為500-1500nm; (8)在步驟(7)所述上層三維GaN島層上依次生長厚度為2-4ym、Si摻濃度為5X1018cm—3的n-GaN層，交錯排布厚度為3_4nm的InGaN和厚度為I l_13nm的GaN，交錯排布10個周期形成InGaN/GaN多量子阱層，以及厚度為200-210nm ρ-GaN層。8.根據(jù)權利要求7所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中生長下層三維GaN島層的具體過程是，在步驟(4)所述AlN插入層基礎上，調節(jié)生長溫度為800-1050 °C、反應室氣壓為300-600Torr，通入流量為280-320μmol/min三甲基鎵、流量為50-70slm NH3,然后相互獨立的島以45_55nm/min的生長速度生長至厚度為30-200nm，且相互獨立的島形成平均厚度為145-155nm的下層三維GaN島層。9.根據(jù)權利要求7所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中沉積原位SiN插入層的具體過程是，在步驟(5)所述下層三維GaN島層基礎上，調節(jié)生長溫度為1000-1100°C、反應室氣壓為500-550Torr，通入流量為190-215ymol/min SiH4、流量為45_60slm NH3,沉積30_180s。10.根據(jù)權利要求7所述的采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片的制備方法，其特征在于:所述步驟(7)中生長上層三維GaN島層的具體過程是，在步驟(6)所述原位SiN插入層基礎上，調節(jié)生長溫度為800-1050 °C，反應室氣壓為300-600Torr，通入流量為140-160ymol/min三甲基招、流量為7-9slm NH3，然后下層三維GaN島以4_6nm/min生長速度至下層三維GaN島、原位SiN插入層和上層三維GaN島層的總厚度為500-1500nm。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種采用SiN插入層在Si襯底上生長的LED外延片及其制備方法，具體是采用金屬有機化合物氣相外延在Si襯底上生長LED外延片，其結構包括Si襯底層、依次生長在Si襯底層的AlN緩沖層、步進AlxGa1-xN緩沖層、AlN插入層、下層三維GaN島層、原位SiN插入層、上層三維GaN島層、n-GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和p-GaN層。本發(fā)明的Si襯底上LED外延片具有殘余應力低，缺陷密度小，晶體質量好，光電性能優(yōu)異等特點。
【IPC分類】H01L33/00, H01L33/12
【公開號】CN105576096
【申請?zhí)枴緾N201610147686
【發(fā)明人】李國強
【申請人】河源市眾拓光電科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年3月15日