的对比实施例，能够得出以下的结论：从表2显示出采用本发明的技术 制作的样品XRD102面数值变小，其表征了采用发明的技术制作出的样品外延层的晶体质 量较优，明显好于传统技术手段制得的LED芯片。表3显示出了通过本发明的技术手段制 作的样品LED器件漏电性能较传统手段制得的LED芯片得到明显的改善，这是因为本发明 的技术手段减少了外延层的位错，从而减少了漏电通道。表4显示出了本发明的技术方案 制作得到的样品LED抗静电能力较好，随着电压的增加，抗静电能力虽有下降但幅度变小， 表征了本发明制作的样品抗静电能力相对于传统手段获得的LED芯片有较大的提升。
[0126] 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：
[0127] (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、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AlN、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。
[0128] (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。
[0129] 上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请 并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、 修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识 进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申 请所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种LED外延生长方法，所述LED芯片是通过对基板进行处理得到的，所述基板包 括：衬底，位于所述衬底之上的缓冲层，位于所述缓冲层之上的N型GaN层，位于所述N型 GaN层之上的发光层以及位于所述发光层之上的P型GaN层，其特征在于，所述方法： 在氢气气氛、温度为900-1100°C下处理衬底； 通入氢气、氨气及TMl源，在所述衬底上生长AlN层； 通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层； 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； 在所述掺杂Si的N型GaN层上生长发光层，所述发光层为有源层MQW ; 在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层； 在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及 降温并在炉内冷却。2. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石Al 203衬 底，所述在温度为900-1KKTC、氢气气氛下高温处理衬底5-10分钟，进一步包括： 在900-1100°C，反应腔压力维持在100_200mbar的条件下，通入50-100L/min的氢气处 理蓝宝石衬底5-10分钟。3. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述通入氢气、氨气及TMl 源，在所述衬底上生长AlN层，进一步包括： 在温度700-800°C、反应腔压力维持在100_300mbar的条件下，通入50-100L/min的氢 气、50-100L/min的氨气及100-200sccm的TMAl源，在所述衬底上生长中温AlN层，所述中 温AlN层厚度为20-60nm。4. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述通入氢气、氨气、TMGa 源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层，进一步包括： 在温度为800-900°C、反应腔压力维持在100_300mbar的条件下，通入50-100L/min的 氢气、50-100L/min 的氨气、200-300sccm 的 TMGa 源及 50-200sccm 的 TMAl，持续 30-60 分钟 生长AlGaN层。5. 根据权利要求4所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述AlGaN层为AlxGa (1-x) N层，其中，所述X取值为0-1，所述AlGaN层厚度为3-5 y m。6. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，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： 保持温度在1000-1 l〇〇°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2-4 ym。7. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述有源层MQW包括周期生 长出的InGaN层和GaN层，其中， 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： 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， 所述 InGaN 层为 InxGa (1-x) N 层，所述 x = 0? 15-0. 25, In 掺杂浓度 1E+20-3E+20,所 述InGaN层厚度为3-4nm ; 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 ; 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。8. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，在所述有源层MQW上生长P 型AlGaN层，进一步包括： 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。9. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述在所述P型AlGaN层上 生长掺镁的P型GaN层，进一步包括： 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。10. 根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，所述降温并在炉内冷却，进 一步包括： 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。
【专利摘要】本申请公开了一种LED外延生长方法，LED芯片是通过对基板进行处理得到的，基板包括：衬底，位于衬底之上的缓冲层，位于缓冲层之上的N型GaN层，位于N型GaN层之上的发光层以及位于发光层之上的P型GaN层，方法：在氢气气氛、温度为900-1100℃下处理衬底；通入氢气、氨气及TMAl源，在衬底上生长AlN层；通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在AlN层上生长AlGaN层；通入氢气、氨气、TMGa源及SiH4源，在AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层；在掺杂Si的N型GaN层上生长发光层，发光层为有源层MQW；在有源层MQW上生长P型AlGaN层；在P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及降温并在炉内冷却。该方法减少了LED器件的漏电，提升了LED器件的抗静电能力。
【IPC分类】H01L21/02, H01L33/12, H01L33/00
【公开号】CN105023976
【申请号】CN201510315030
【发明人】张宇, 苗振林, 卢国军, 徐平
【申请人】湘能华磊光电股份有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月10日