一种提高ⅲ－ⅴ族化合物半导体led芯片抗静电能力的外延生长方法
【专利摘要】本发明提供一种提高Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法,其LED外延结构包括：GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、n型AlGaN/GaN复合插入层、高温P型GaN层、P型接触层，其n型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤：生长一层Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层；生长Al组分不变的n型掺杂AlGaN层；生长一层Al组分逐渐降低的n型掺杂AlGaN层，温度生高至1000-1200℃后生长GaN层，本发明通过在N型GaN层与浅阱层之间插入Al组分变化的n型AlGaN和GaN复合结构层，有效的避免了区域性电流过大造成的器件的击穿，从而提高了器件抗静电的能力；降低器件本身的压电场效应；提高了载流子的注入效率，进而提高氮化镓基LED的发光效率。
【专利说明】—种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及III族氮化物材料制备【技术领域】，具体为一种提高III 一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法。
【背景技术】
[0002]LED是英文Light Emitting Diode (发光二极管)的缩写,其核心部分是由P型半导体和η型半导体组成的晶片，在P型半导体和η型半导体之间有一个过渡层，称为ρ-η结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
[0003]目前生产LED所用的衬底80%使用蓝宝石(Al2O3)衬底，然而Al2O3与GaN的晶格失配大并且热膨胀系数差异也相对较大，因此在外延生长过程中，在引入了大量的晶格缺陷的同时也产生了应力。这些位错往往会沿着晶格通过多量子阱区域延伸到外延片的表面，形成穿透位错，而大量位错的存在使得器件的晶体质量变差，局部电流容易过大而造成器件的失效；而应力如果在量子阱有源区之前释放不掉，则InGaN阱层受到的压应力增大使得量子限制斯塔克效应更加明显；逐渐累积实验证明大量的位错以及应力的存在限制了其进一步进入高端应用市场。
[0004]因此，在生长量子阱有源区之前，有必要供一种结构，使器件的位错减少、电流扩展变好和应力得以释放，提高LED的应用范围。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题在于提供一种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，以解决上述【背景技术】中的问题。
[0006]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种提高III 一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括:衬底、GaN缓冲层层、GaN非惨杂层、N型惨杂GaN层、浅讲层、η型AlGaN/GaN見合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0007](I)将蓝宝石(Al2O3)衬底在1000-1200°C氢气气氛里进行高温清洁处理5_20min，然后进行氮化处理；
[0008](2)蓝宝石(Al2O3)衬底高温处理完成后，将温度下降到500-650°C，生长厚度为20-40nm 的 GaN 缓冲层，生长压力为 400_600Torr，V / III 比为 50-500 ；
[0009](3) GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1000-1200°C，生长一层外延生长厚度为1-2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为100-500Torr, V / III比为300-3500 ；
[0010](4)所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的η型掺杂GaN层，厚度为2-4 μ m，生长温度为950-1150°C，生长压力为300_500Torr，V /III比为300-2500 ；[0011](5) η型掺杂GaN层生长结束后，生长η型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤:[I]生长一层Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层，生长温度900-110(TC，反应室压力100-400Torr，V / III比为500-3000 ； [2]A1组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的η型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[3]Α1组分不变的η型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[4]Α1组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入η型掺杂剂(SiH4)和三甲基铝(ΤΜΑ1)，温度生高至1000-1200°C后生长GaN层，V / III比为200-2000，其他生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；
[0012](6)所述η型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括5_20个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InxGahN(0〈x〈0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成，所述InxGa^N势阱层的生长温度为750_850°C，生长压力为100-500Torr，
V/III比为500-10000，厚度为l-3nm;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为 100-500Torr, V /III比为 500-10000，厚度为 10_30nm ；
[0013](7)所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGai_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述InyGai_yN势阱层的生长温度为700-800°C，生长压力为100-500Torr，V / III比为2000-20000，厚度为2_5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为 100-500Torr，V / III比为 2000-20000，厚度为 5_15nm ;
[0014](8)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为30_120nm的低温P型GaN层，生长温度为 650-800°C，生长时间为 3-20min，压力为 100_500Torr，V / III比为 500-3500 ；
[0015](9)所述低温P型`GaN层生长结束后，生长厚度为50_150nm的P型AlGaN层，生长温度为900-1000°C，生长时间为2-10min，生长压力为50_300Torr，V /III比为500-10000，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5%_20% ；
[0016](10)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50_300nm的高温P型GaN层，生长温度为900-1000°C之间，生长时间为10-25min，生长压力为100_500Torr，V /III比为500-3500 ；
[0017](11)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度为5_10nm的P型接触层，生长温度为 650-850°C，生长时间为 0.5-5min，生长压力为 100-500Torr, V /III比为 10000-20000 ；
[0018](12)外延生长结束后，将反应室的温度降至600-900°C，在PN2气氛进行退火处理10-30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0019]所述外延结构的生长过程中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源。
[0020]所述外延结构的生长过程中以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
[0021]所述外延结构的生长过程中以氮气(N2)或氢气(H2)作为载气。
[0022]与已公开技术相比，本发明存在以下优点:本发明通过在N型GaN层与浅阱层之间插入Al组分变化的η型AlGaN和GaN复合结构层，一方面，η型AlGaN/GaN复合结构层，能够提高电子的横向扩展能力，有效的避免了区域性电流过大造成的器件的击穿，从而提高了器件抗静电的能力；另一方面，η型AlGaN/GaN复合结构层可以使在NGaN之前产生的压应力得到有效的释放，降低器件本身的压电场效应；第三，η型AlGaN/GaN复合结构层提高了载流子的注入效率，进而提高氮化镓基LED的发光效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的低温复合成核层生长示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]实施例1
[0026]一种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括:衬底、GaN缓冲层层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、η型AlGaN/GaN复合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0027](I)将蓝宝石(Al2O3)衬底在KKKTC氢气气氛里进行高温清洁处理5min，然后进行氮化处理；
[0028](2)蓝宝石(Al2O3)衬底高温处理完成后，将温度下降到500°C，生长厚度为20nm的GaN缓冲层，生长压力为400Torr, V / III比为50 ；
[0029](3 )GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1000°C，生长一层外延生长厚度为Ιμπι的GaN非掺杂层，生长压力为IOOTorr，V / III比为300 ；
[0030](4)所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的η型掺杂GaN层，厚度为2 μ m，生长温度为950°C，生长压力为300Torr，V /III比为300 ；
[0031](5) η型掺杂GaN层生长结束后，生长η型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤:[I]生长一层Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层，生长温度90(TC，反应室压力IOOTorr，V /III比为500 ; [2] Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的η型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[3] Al组分不变的η型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[4] Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入η型掺杂剂(SiH4)和三甲基铝(ΤΜΑ1)，温度生高至100(TC后生长GaN层，V /III比为200，其他生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；
[0032](6)所述η型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括5_20个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InxGahN(0〈x〈0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成，所述InxGahN势阱层的生长温度为750°C，生长压力为lOOTorr，V / III比为500，厚度为Inm ;所述GaN势垒层的生长温度为850°C，生长压力为lOOTorr，V /III比为500，厚度为IOnm ；
[0033](7)所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGai_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述InyGa^N势阱层的生长温度为700°C，生长压力为lOOTorr，
V/III比为2000，厚度为2nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850°C，生长压力为lOOTorr，
V/III比为2000，厚度为5nm；
[0034](8)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为30nm的低温P型GaN层，生长温度为650°C，生长时间为3min，压力为lOOTorr, V /III比为500 ；
[0035](9 )所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50nm的P型AlGaN层，生长温度为900°C，生长时间为2min，生长压力为50Torr, V /III比为500，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5% ；
[0036](10)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50nm的高温P型GaN层，生长温度为900°C之间，生长时间为lOmin，生长压力为lOOTorr, V /III比为500 ；
[0037](11)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度5nm的P型接触层，生长温度为650°C，生长时间为0.5min，生长压力为lOOTorr, V /III比为10000 ；
[0038](12)外延生长结束后，将反应室的温度降至600°C，在PN2气氛进行退火处理IOmin,而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0039]本实施例中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1 )、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作 为Ga、Al、In和N源，以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂，以氮气(N2)作为载气。
[0040]实施例2
[0041]一种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括:衬底、GaN缓冲层层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、η型AlGaN/GaN复合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0042](I)将蓝宝石(Al2O3)衬底在1200°C氢气气氛里进行高温清洁处理20min，然后进行氮化处理；
[0043](2)蓝宝石(Al2O3)衬底高温处理完成后，将温度下降到650°C，生长厚度为40nm的GaN缓冲层，生长压力为600Torr, V / III比为500 ；
[0044](3)GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1200°C，生长一层外延生长厚度为2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为500Torr，V / III比为3500 ；
[0045](4)所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的η型掺杂GaN层，厚度为4 μ m，生长温度为1150°C，生长压力为500Torr，V /III比为2500 ；
[0046](5) η型掺杂GaN层生长结束后，生长η型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤:[I]生长一层Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层，生长温度110(TC，反应室压力400Torr, V / III比为3000 ； [2]A1组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的η型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[3] Al组分不变的η型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[4] Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入η型掺杂剂(SiH4)和三甲基铝(ΤΜΑ1)，温度生高至1200°C后生长GaN层，V /III比为2000，其他生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；
[0047](6)所述η型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括20个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InxGahN(0〈x〈0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成，所述InxGa1J势阱层的生长温度为850°C，生长压力为500Torr，V / III比为10000，厚度为3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为950°C，生长压力为500Torr，V / III比为10000，厚度为 30nm ；
[0048](7)所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGai_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述InyGai_yN势阱层的生长温度为800°C，生长压力为500Torr，
V/III比为20000，厚度为5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为950°C，生长压力为500Torr，
V/ III比为 20000，厚度为 15nm ；
[0049](8)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为120nm的低温P型GaN层，生长温度为800°C，生长时间为20min，压力为500Torr, V /III比为3500 ；
[0050](9)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为150nm的P型AlGaN层，生长温度为1000°C，生长时间为lOmin，生长压力为300Torr，V /III比为10000，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为20% ；
[0051](10)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为300nm的高温P型GaN层，生长温度为1000°C之间，生长时间为25min，生长压力为500Torr, V /III比为3500 ；
[0052](11)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度IOnm的P型接触层，生长温度为850°C，生长时间为5min，生长压力为500Torr, V /III比为20000 ；
[0053](12)外延生长结束后，将反应室的温度降至900°C，在PN2气氛进行退火处理30min,而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0054]本实施例中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1 )、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源，以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂，以氮气(N2)作为载气。
[0055]实施例3
[0056]一种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括:衬底、GaN缓冲层层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、η型AlGaN/GaN复合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0057](I)将蓝宝石(Al2O3)衬底I在1100°C氢气气氛里进行高温清洁处理15min，然后进行氮化处理；
[0058](2)蓝宝石(Al2O3)衬底高温处理完成后，将温度下降到550°C，生长厚度为30nm的GaN缓冲层，生长压力为500Torr, V / III比为400 ；
[0059](3) GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1100°C，生长一层外延生长厚度为
1.5 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为200Torr, V / III比为500 ；[0060](4)所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的η型掺杂GaN层，厚度为3 μ m，生长温度为1000°C，生长压力为400Torr，V /III比为500 ；
[0061](5) η型掺杂GaN层生长结束后，生长η型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤:[I]生长一层Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层，生长温度1000°C，反应室压力200Torr, V / III比为2000 ； [2]A1组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的η型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[3] Al组分不变的η型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[4] Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入η型掺杂剂(SiH4)和三甲基铝(ΤΜΑ1)，温度生高至1100°C后生长GaN层，V /III比为1000，其他生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；
[0062](6)所述η型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括15个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由Ιηχ6&1_χΝ(0〈Χ〈0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成，所述InxGahN势阱层的生长温度为800°C，生长压力为400Torr，V /III比为6000，厚度为2nm ;所述GaN势垒层的生长温度为900°C，生长压力为200Torr，V /III比为900，厚度为20nm ；
[0063](7)所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括12个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGai_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述InyGa^N势阱层的生长温度为750°C，生长压力为400Torr，
V/III比为9000，厚度为3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为900°C，生长压力为400Torr，
V/ III比为3000，厚度为IOnm ；
[0064](8)所述多量子阱`有源层生长结束后，生长厚度为IlOnm的低温P型GaN层，生长温度为700°C，生长时间为15min，压力为400Torr, V /III比为600 ；
[0065](9 )所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为80nm的P型AlGaN层，生长温度为950°C，生长时间为8min，生长压力为120Torr，V /III比为2200，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为15% ；
[0066](10)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为90nm的高温P型GaN层，生长温度为950°C之间，生长时间为20min，生长压力为400Torr，V /III比为900 ；
[0067](11)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在8nm之间的P型接触层，生长温度为800°C，生长时间为4min，生长压力为400Torr, V /III比为15000 ；
[0068](12)外延生长结束后，将反应室的温度降至700°C，在PN2气氛进行退火处理20min,而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0069]本实施例中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1 )、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源，以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂，以氮气(N2)作为载气。
[0070]本发明通过在N型GaN层与浅阱层之间插入Al组分变化的η型AlGaN和GaN复合结构层，一方面，η型AlGaN/GaN复合结构层，能够提高电子的横向扩展能力，有效的避免了区域性电流过大造成的器件的击穿，从而提高了器件抗静电的能力；另一方面，η型AlGaN/GaN复合结构层可以使在NGaN之前产生的压应力得到有效的释放，降低器件本身的压电场效应；第三，η型AlGaN/GaN复合结构层提高了载流子的注入效率，进而提高氮化镓基LED的发光效率。
[0071]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种提高III一 V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括:衬底、GaN缓冲层层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、η型AlGaN/GaN复合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其特征在于:其生长方法具体包括以下步骤: (1)将蓝宝石(Al2O3)衬底在1000-120(TC氢气气氛里进行高温清洁处理5_20min，然后进行氮化处理； (2)蓝宝石(Al2O3)衬底高温处理完成后，将温度下降到500-650°C，生长厚度为20-40nm 的 GaN 缓冲层，生长压力为 400_600Torr，V / III 比为 50-500 ； (3)GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1000-120(TC，生长一层外延生长厚度为1-2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为100-500Torr, V / III比为300-3500 ； (4)所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的η型掺杂GaN层，厚度为 2-4 μ m，生长温度为 950-1150°C，生长压力为 300-500Torr, V /III比为 300-2500 ； (5)η型掺杂GaN层生长结束后，生长η型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤:[I]生长一层Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层，生长温度900-110(TC，反应室压力100-400Torr, V /III比为500-3000 ; [2]Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的η型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[3]Α1组分不变的η型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同；[4]Al组分逐渐降低的η型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入η型掺杂剂(SiH4)和三甲基铝(ΤΜΑ1 )，温度生高至1000-1200°C后生长GaN层，V / III比为200-2000，其他生长条件与Al组分逐渐升高η型掺杂AlGaN层相同； (6)所述η型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括5_20个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InxGahN(0〈x〈0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成，所述InxGa1J势阱层的生长温度为750-850°C，生长压力为100-500Torr，V / III比为500-10000，厚度为l_3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850-950 °C，生长压力为100-500Torr, V /III比为 500-10000，厚度为 10_30nm ； (7)所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGai_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述InyGai_yN势阱层的生长温度为700-800°C，生长压力为100-500Torr，V / III比为2000-20000，厚度为2_5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为 100-500Torr，V /III比为 2000-20000，厚度为 5_15nm ； (8)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为30-120nm的低温P型GaN层，生长温度为 650-800°C，生长时间为 3-20min，压力为 100-500Torr, V /III比为 500-3500 ； (9)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50-150nm的P型AlGaN层，生长温度为 900-1000°C，生长时间为 2-10min，生长压力为 50_300Torr，V /III比为 500-10000，P 型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5%_20% ； (10)所述P型AlGaN 层生长结束后，生长厚度为50_300nm的高温P型GaN层，生长温度为900-1000°C之间，生长时间为10-25min，生长压力为100_500Torr，V /III比为500-3500 ；(11)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度为5-10nm的P型接触层，生长温度为650-850°C，生长时间为 0.5-5min，生长压力为 100-500Torr, V /III比为 10000-20000 ； (12)外延生长结束后，将反应室的温度降至600-900°C，在PN2气氛进行退火处理10-30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
2.根据权利要求1所述的一种提高III一V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其特征在于:所述外延结构的生长过程中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源。
3.根据权利要求1所述的一种提高III一V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其特征在于:所述外延结构的生长过程中以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
4.根据权利要求1所述的一种提高III一V族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法，其特征在于:所`述外延结构的生长过程中以氮气(N2)或氢气(H2)作为载气。
【文档编号】H01L33/00GK103824910SQ201410090596
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】肖云飞 申请人:合肥彩虹蓝光科技有限公司