Led外延层生长方法及通过此方法获得的led芯片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及L邸外延设计应用技术领域，具体地说，设及一种L邸外延层生长方法 及通过此方法获得的L邸忍片。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)作为一种高效、环保和绿色新型固态照明光源，具有体积小、重 量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等特性被广泛应用于户外显示屏、车灯、交通信号灯、 景观照明、背光源等领域。
[0003] GaN基材料绝大多生长在蓝宝石衬底上，由于GaN基材料与蓝宝石衬底间晶 格失配度较大，约为13. 5%，所W会在外延层中产生大量的位错和缺陷，缺陷密度高达 l*l〇S-l*l〇i°/cm3,且W蓝宝石为衬底的GaN基L邸忍片的P型和n型电极处于衬底的同 一侧，电流密度分布不均匀。由于蓝宝石衬底是绝缘材料，因摩擦、感应、传导等因素产生 的静电电荷难W从衬底方向释放，当电荷积累到一定程度就会发生静电释放现象巧Iectro St曰tic Disch曰rge, ESD)。
[0004] 静电释放会W极高的强度迅速地发生，放电电流经过L邸的PN结时，产生热量造 成PN结短路或漏电，造成L邸器件发生失效或潜在性失效。一般GaN基L邸受到静电损伤 后形成的隐患无法可治愈，所W必须在外延过程中引入新结构来提高外延片抗静电能力成 为现在研究的主要课题。 阳0化]另外，用MOCVD技术生长的P型GaN时，一方面受主Mg原子具有很高的受主激活 能，另一方面高渗Mg时，P型GaN又存在严重的自补偿效应，造成空穴浓度降低。如何提高 P层GaN结构的空穴浓度，是提高LED器件发光效率的关键，也是目前研究GaN基LED忍片 又一个重要的课题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种L邸外延层生长方法及通过 此方法获得的LED忍片，通过调整Mg浓度为高-低-高分布情况，一方面提高空穴浓度和 迁移率，提高了 LED器件的亮度，另一方面通过Mg渗杂浓度高-低-高阶梯分布结构组成 电容式结构，对高压静电的冲击起到了分散、缓冲的作用，减少了高压静电的破坏力，从而 提高GaN基LED器件的抗静电能力。
[0007] 为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
[0008] 一种L邸外延层生长方法，依次包括：处理衬底、生长低溫缓冲层GaN、生长不渗杂 GaN层、生长渗杂Si的N型GaN层、生长MQW有源层、生长电子阻挡层、生长渗杂Mg的P型 GaN层，降溫冷却，其特征在于，
[0009] 所述生长渗杂Mg的P型GaN层进一步为：
[0010] 将反应室溫度升至1000°C -1070°C，反应室压力为400mbar-700mbar，在成气氛 下，在所述电子阻挡层上生长渗杂Mg的厚度为40nm-80nm第一 P型GaN层； W11] 将反应室溫度升至1070°C -1140°C，反应室压力为400mbar-700mbar，在&和Ns混 合气氛下，在所述第一 P型GaN层上生长渗杂Mg的厚度为30nm-70nm的第二P型GaN层； [0012] 将反应室溫度升至1070°C -1140°C，反应室压力为200mbar-400mbar，在&和Nz混 合气氛下，在所述第二P型GaN层上生长渗杂Mg的厚度为4nm-10皿的第S P型GaN层。 阳01引优选地，其中，所述第一 P型GaN层中渗杂Mg的浓度小于所述第二P型GaN层中 渗杂Mg的浓度，所述第二P型GaN层中渗杂Mg的浓度小于所述第S P型GaN层中渗Mg的 浓度。
[0014] 优选地，其中，所述第一 P型GaN层中渗杂Mg的浓度为8 X l〇i8atoms/cm3~ 1. 5X 10"atoms/cm3，所述第二P型GaN层中渗杂Mg的浓度为7X 10"atoms/cm3~ 1 X 102°atoms/cm3,所述第 S P 型 GaN 层中渗杂 Mg 的浓度为 2. 5X 102°atoms/cm3~ 5 X l〇2〇atoms/cm3。
[0015] 优选地，其中，所述生长电子阻挡层进一步为：
[0016] 将反应室溫度升至860°C -950°c，在的气氛下，在所述MQW有源层上生长渗杂Mg 的厚度为40nm-80皿的P型AlGaN/InGaN超晶格电子阻挡层：
[0017] 在MQW有源层上生长渗杂Mg的厚度为2. 8nm-5皿的P型AlGaN层，作为势垒层；
[0018] 在所述P型AlGaN层上生长厚度为2. 5nm-4皿的InGaN层，作为势阱层；
[0019] 依次周期性交互重叠生长所述势垒层与所述势阱层，生长周期为4-8个。
[0020] 优选地，其中，所述P型AlGaN/InGaN超晶格电子阻挡层中渗杂Mg的浓度大于所 述第一 P型GaN层中渗杂Mg的浓度。
[0021] 优选地，其中，所述P型AlGaN/InGaN超晶格电子阻挡层中渗杂Mg的浓度为 7 X I〇i9atoms/cm3~1. 5 X 10 2〇atoms/cm3。
[0022] 优选地，其中，所述处理衬底进一步为：将溫度升至1230°C -1280°C，将衬底处理 4min-8min;
[0023] 所述生长低溫缓冲层进一步为：将溫度降至520°C -590。在&气氛下，在所述衬 底上生长20nm-35nm厚的缓冲层；
[0024] 所述生长不渗杂GaN层进一步为：将反应室溫度升至1160°C -1280。在&气氛 下，在上述的缓冲层上生长2 Ji m-3. 5 Ji m厚的IiGaN层； 阳02引所述渗杂Si的N型GaN层进一步为：将反应室溫度升至1240°C -1290°C，反应室 压力为SOOmbar-GSOmbar,在&气氛下，在上述的uGaN层上生长2 Ji m-3. 5 Ji m厚的nGaN层， Si 的渗杂浓度为 8X l〇iSatoms/cm3~1. 5X 10 i9atoms/cm3; 阳0%] 所述生长MQW有源层进一步为：将反应室溫度降至800°C -970°C，在成气氛下，在 上述的nGaN层上生长MQW有源层，MQW有源层是由InGaN阱层和GaN垒层周期性叠加生长 组成的多量子阱结构，其中InGaN层厚度为2-3. 5nm，GaN厚度为8-13nm，叠加的循环周期 数为11-18个。
[0027] 一种通过所述L邸外延层的生长方法获得的L邸忍片，其特征在于：
[0028] 所述L邸忍片的衬底由下到上依次包括：
[0029] 缓冲层：厚度为20nm-35nm;
[0030] 不渗杂GaN层：厚度为2 y m-3. 5 y m; 阳0；31 ] 渗杂Si的N型GaN层：厚度为2 Ji m-3. 5 Ji m，Si的渗杂浓度为8 X l〇iSatoms/cm3~ 1. 5 X 10^?atoms/cm^；
[0032]MQW有源层：包括11-18个重叠单元，每一个重叠单元依次包括一个厚度为 2nm-3. 5皿的InGaN阱层和一个厚度为8皿-1化m的GaN垒层； W33] 电子阻挡层：包括4-8个重叠单元，每一个重叠单元依次包括一个厚度为 2. 8nm-5皿得P型AlGaN势垒层和一个厚度为2. 5nm-4皿的InGaN势阱层；
[0034] 渗杂Mg的P型GaN层：包括一个厚度为40nm-80皿第一 P型GaN层，一个厚度为 30nm-70皿的第二P型GaN层W及一个厚度为4nm-10皿的第S P型GaN层。
[0035] 优选地，其中，所述第一 P型GaN层中渗杂Mg的浓度小于所述第二P型GaN层中 渗杂Mg的浓度，所述第二P型GaN层中渗杂Mg的浓度小于所述第S P型GaN层中渗Mg的 浓度。
[0036] 优选地，其中，所述第一 P型GaN层中渗杂Mg的浓度为8 X l〇i8atoms/cm3~ 1. 5X l〇i9atoms/cm3,所述第二 P 型 GaN 层中渗杂 Mg 的浓度为 7X l〇i9atoms/cm3~ 1 X 102°atoms/cm3，所述第 S P 型 GaN 层中渗杂 Mg 的浓度为 2. 5X 102°atoms/cm3~5X l〇2〇atoms/cm3。
[0037] 与现有技术相比，本申请所述的方法及产品，达到了如下效果：
[0038] (1