一种led外延生长方法_2

文档序号:9305692阅读:来源:国知局
xGa(I-X)N层,其中,所述X取值为0-1,所述 AlGaN层厚度为3-5ym。
[0044] 进一步地,其中,所述通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源,在所述AlGaN层上生长 掺杂Si的N型GaN层,进一步包括:
[0045] 保持温度在1000-1100 °C、反应腔压力维持在150-300mbar的条件下,通入 50-90L/min的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源及 20-50sccm的SiH4 源, 持续40-50分钟生长掺杂Si的N型GaN,其中,Si掺杂浓度为5E+18至1E+19,所述掺杂Si 的N型GaN厚度为2-4ym。
[0046] 进一步地,其中,所述有源层MQW包括周期生长出的InGaN层和GaN层,其中,
[0047] 所述在所述掺杂Si的N型GaN层上生长有源层MQW,进一步包括:
[0048] 维持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750°C,通入50-90L/min的氮气、 40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源及 1000-2000sccm的TMIn源,生长掺杂In的 InGaN层,其中,
[0049] 所述11163~层为11?63(110层,所述1 = 〇.15-〇.25,111掺杂浓度比+2〇-3£+2〇, 所述InGaN层厚度为3-4nm;
[0050] 升温至 800-850 °C,通入 50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气及 10-50sccm的 TMGa源,生长GaN层,其中,所述GaN层厚度为10-15nm;
[0051] 之后,周期性交替生长InGaN层和GaN层形成有源层MQW,周期数为10-15。
[0052] 进一步地,其中,在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层,进一步包括:
[0053] 在温度为850-950°C、反应腔压力维持在200-400mbar的条件下,通入50-90L/ min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源,持续5-10分钟生长P型AlGaN 层,其中,所述P型AlGaN层厚度为50-100nm,Al掺杂浓度为1E+20-3E+20,Mg掺杂浓度为 5E+18-1E+19。
[0054] 进一步地,其中,所述在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层,进一步包括:
[0055] 在温度为950-1000°C、维持反应腔压力在200-600mbar的条件下,通入50-90L/ min的氮气、40-60L/min的氨气及50-100sccm的TMGa源,持续20-30分钟生长掺镁的P型 GaN层,其中,所述掺镁的P型GaN层厚度为100-300nm,Mg掺杂浓度1E+19-1E+20。
[0056] 进一步地,其中,所述降温并在炉内冷却,进一步包括:
[0057] 降温至700-800°C,只通入100_150L/min的氮气,保温20-30min,之后在炉内冷却 得到LED外延层。
[0058] 与现有技术相比,本申请所述的LED外延生长方法,具有以下优点:
[0059] (1)本专利发明采用新的AlN、AlGaN材料,采用了新的材料以及生长工艺,通过本 方案的外延方法,制得新型的LED芯片。因为AlN和蓝宝石基板Al2O3的失配度约2%,GaN 和蓝宝石基板Al2O3晶格失配14%。相对于传统技术的原来的低温GaN、2DGaN材料、3DGaN 材料,本发明利用AlN和蓝宝石基板A1203晶格失配小以及AlGaN材料和A1N、GaN晶格失 配小的优点,通过减少晶格失配产生的位错,降低外延层位错密度,提高外延层晶体质量。
[0060] (2)又由于外延层位错密度小,本发明制得的LED器件在>2KV的静电高压下,提供 漏电通道减少,被击穿的概率就相应地变小,由此提升了抗静电能力。该方法制得的LED器 件的漏电减少、抗静电能力提升,相应地就提升了LED的产品质量。
[0061] 当然,实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
[0062] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0063] 图1是现有技术的LED外延生长制得LED芯片的结构示意图;
[0064] 图2是现有技术的LED外延生长流程图;
[0065] 图3是本发明的LED外延生长流程图;
[0066] 图4是本发明的LED外延生长制得LED芯片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0067] 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员 应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以 名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在 通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为一开放式用语,故应解释成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所 述技术问题,基本达到所述技术效果。此外,"耦接"一词在此包含任何直接及间接的电性 耦接手段。因此,若文中描述一第一装置耦接于一第二装置,则代表所述第一装置可直接电 性耦接于所述第二装置,或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说 明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目 的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0068] 传统LED结构参见图1,而传统LED结构外延生长流程图见图2所述,具体步骤如 下:
[0069] 步骤201、高温处理蓝宝石衬底11。
[0070] 在900-1100°C,反应腔压力维持在100_200mbar的条件下,通入50-100L/min的氢 气高温处理蓝宝石衬底5-10分钟。
[0071] 步骤202、生长低温缓冲层GaN12。
[0072] 降温至500-650°C下,反应腔压力维持在300-600mbar,通入50-90L/min的氢气、 40_60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源在蓝宝石衬底上生长厚度为30_60nm的低温缓 冲层GaN。
[0073] 步骤 203、生长 3DGaN层 13。
[0074] 升高温度到850-1000 °C,反应腔压力维持在300-600mbar,通入50-90L/min的氢 气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源持续生长 1-2ym的 3DGaN层。
[0075] 步骤 204、生长 2DGaN层 14。
[0076] 升高温度到1000-1100°C,反应腔压力维持在300-600mbar,通入50-90L/min的氢 气、40-60L/min的氨气、300-400sccm的TMGa源持续生长 2-3ym的 2DGaN层。
[0077] 步骤205、生长掺杂Si的N型GaN15。
[0078] 然后保持温度到1000-1100°C,反应腔压力维持在150-300mbar,通入50-90L/min 的氢气、40-60L/min的氨气、200-300sccm的TMGa源、20-50sccm的SiH4源,持续生长掺杂 Si的N型GaN,Si掺杂浓度5E+18至1E+19,总厚度控制在2-4ym。
[0079] 步骤206、生长有源层MQW16。
[0080] 周期性生长有源层MQW:反应腔压力维持在300-400mbar,温度控制在700-750°C, 通入 50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、10-50sccm的TMGa源、1000-2000sccm的 TMIn源,生长掺杂In的InGaN层 161,即 3-4nm的InxGa(1-x)N(X=0? 15-0. 25)层,In掺 杂浓度1E+20-3E+20,然后升温800-850°C,通入50-90L/min的氮气、40-60L/min的氨气、 10-50sccm的TMGa源,生长10-15nmGaN层162。接着InxGa(1-x)N和GaN按照此方法交替 生长,周期数为10-15。
[0081] 其中,有源层MQW16为LED芯片的发光层。
[0082] 步骤 207、生长P型AlGaN层 17
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