一种提高led外延晶体质量的外延生长方法
【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，设及一种提高L邸外延晶体质 量的外延生长方法。
【背景技术】
[0002] 目前LED是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用 等优点受到广大消费者认可，国内生产L邸的规模也在逐步扩大；市场上对L邸亮度和光效 的需求与日俱增，如何生长更好的外延片日益受到重视，因为外延层晶体质量的提高，LED 器件的性能可W得到提升，L邸的发光效率、寿命、抗老化能力、抗静电能力、稳定性会随着 外延层晶体质量的提升而提升。
[0003]目前国内L邸行业正在蓬勃的发展，L邸产品具有节能、环保、寿命长等优点，目前 生长L邸外延工艺方面主要是不断通过改善外延片的晶体质量来不断提高L邸器件的性 能，普遍认为外延生长U型GaN是LED上层结构的基石，U型GaN对外延晶体质量有决定性 的影响。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种提高L邸外延晶体质量的外 延生长方法，通过改善U型GaN晶体的质量来改善LED整体性能。 阳0化]为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
[0006] 一种提高L邸外延晶体质量的外延生长方法，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、交替生长IrixGafi x>N/GaN发光层、生 长P型AlGaN层、生长渗杂Mg的P型GaN层，降溫冷却，其特征在于，
[0007] 所述生长不渗杂GaN层进一步为：
[0008]升高溫度到1000-1200°C，保持反应腔压力300-600mbar下，
[0009] (a)通入流量为30000sccm-40000sccm的畑3、200sccm-400sccm的TMGa、IOOL/ min-130L/min的 &、生长 U 型GaNlOOnm-SOOnm,生长时间控制在SOs-IOOs ;
[0010] 化）停止TMGa的通入，保持溫度、压力W及NHs和Nz通入量不变，持续50S-100S，停 止生长，对lOOnm-500皿的U型GaN进行保溫处理；然后保持压力、溫度W及畑3和N2通入量 不变，再通入200sccm-400sccmTMGa，生长U型GaNlOOm-SOOnm,生长时间控制在50S-100S， 然后停止TMGa的通入，保持溫度、压力W及NHs和Nz通入量不变，持续50S-100S，停止生长， 对lOOnm-500皿的U型GaN进行保溫处理； 1] 重复（a)化），周期性生长2 y m-4 y mU型GaN。
[0012] 优选地，其中，所述处理衬底进一步为：在1000°c-110(rc的&气氛下，通入I(K)L/ min-130L/min的&，保持反应腔压力lOOmbar-SOOmbar，处理蓝宝石衬底8min-10min。
[0013] 优选地，其中，所述生长低溫缓冲层GaN进一步为：降溫至500°C -600°C，保持反 应腔压力SOOmbar-GOOmbar，通入流量为lOOOOsccm-SOOOOsccm的NH3、5〇sccm-100sccm的 TMGa、10化/min-130L/min的&、在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm-40皿的低溫缓冲层GaN。
[0014] 优选地，其中，所述生长不渗杂GaN层进一步为：升高溫度到1000°C -1200°C，保持 反应腔压力 SOOmbar-GOOmbar，通入流量为 30000sccm-40000sccm 的 NH3、2〇Osccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的 &、持续生长 2 y m-4 y m 的不渗杂 GaN 层。
[0015] 优选地，其中，所述生长渗杂Si的N型GaN层进一步为：保持反应腔压力、 溫度不变，通入流量为 30000sccm-60000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、IOOL/ min-130L/min 的 H2、20sccm-50sccm 的 SiH"持续生长 3 Jim-4 ym 渗杂 Si 的 N 型 GaN, Si渗杂浓度祀18atoms/cm3-lE19atoms/cm3;保持反应腔压力、溫度不变，通入流量 为 30000sccm-60000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的电、 2sccm-10sccm 的 SiH"持续生长 200nm-400nm 渗杂 Si 的 N 型 GaN, Si 渗杂浓度祀 17atoms/ cm3-lE18atoms/cm3。
[0016] 优选地，其中，所述交替生长IrixGa^ x>N/GaN发光层进一步为：保持反应腔压 力 300mbar-400mbar、溫度 700 °C -750 °C，通入流量为 50000sccm-70000sccm 的畑3、 20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min 的成，生长渗杂 In 的 2. 5nm-3. 5nm 的 IrixGa。x)N 层，X = 0. 20-0. 25,发光波长 450nm-455nm ;接着升高溫 度至 750°C -850°C，保持反应腔压力 300mbar-400mbar，通入流量为 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的成，生长 8nm-15nm 的 GaN 层；重复 IrixGa^ x>N的生长，然后重复GaN的生长，交替生长IrixGau x>N/GaN发光层，控制周期数为 7-15 个。
[0017] 优选地，其中，所述生长P型AlGaN层进一步为：保持反应腔压力 200mbar-400mbar、溫度 900 °C -950 °C，通入流量为 50000sccm-70000sccm 的畑3、 30sccm-60sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的 H2、100sccm-130sccm 的 TMA1、 1000sccm-1300sccm 的 CpzMg，持续生长 SOnm-IOOnm 的 P 型 AlGaN 层，Al 渗杂浓度 lE20atoms/cm3-3E20atoms/cm3, Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。 阳01引优选地，其中，所述生长渗Mg的P型GaN层进一步为：保持反应腔压力 400mbar-900mbar、溫度 950 °C -1000 °C，通入流量为 50000sccm-70000sccm 的畑3、 20sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的 &、1000sccm-3000sccm 的 CpzMg，持续生长 SOnm-IOOnm 的渗 Mg 的 P 型 GaN 层，Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0019] 优选地，其中，所述降溫冷却进一步为：降溫至650°C -680°C，保溫20min-30min， 接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
[0020] 与现有技术相比，本申请所述的方法，达到了如下效果：
[002U 本发明提高L邸外延晶体质量的外延生长方法中，生长不渗杂GaN层扣型GaN层） 由传统的连续生长方法变为间断性生长的方法，在生长一层GaN后进行GaN晶体的保溫处 理，使得生长好的GaN晶体原子排列在保溫的作用下变得有序化，缺陷减少，使得U型GaN 的晶体质量变好，如此反复的生长再处理的方式可W得到很好晶体质量的U型GaN层，在此 基础上生长的N型GaN层、发光层、P型AlGaN层、P型GaN层性能都随着晶体质量的提高， 材料性能得到改善，N型GaN层、P型AlGaN层、P型GaN层的载流子迁移率得到加强、材料 阻值变低，发光层晶体质量也能得到相应的提高，发光强度增加。
【附图说明】
[0022] 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：
[0023] 图1为本发明实施例1中LED外延层的结构示意图；
[0024] 图2为对比实施例1中LED外延层的结构示意图； 阳0巧]其中，1、衬底，2、缓冲层GaN, 3、若干片层的U型GaN, 4、N型GaN层，5、IrixGa。x)N，6、GaN，7、P型AlGaN，8、高溫P型GaN，9、传统U型GaN，56、发光层。
【具体实施方式】
[00%] 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W 名称的差异来作为区分组件的方式，而是W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，"禪接"一词在此包含任何直接及间接的电性 禪接手段。因此，若文中描述一第一装置禪接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电 性禪接于所述第二装置，或通过其他装置或禪接手段间接地电性禪接至所述第二装置。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W说明本申请的一般原则为目 的，并非用W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。 阳〇27] 实施例1 阳02引本发明运用MOCVD来生长高亮度GaN基L邸外延片。采用高纯&或高纯Nz或高 纯&和高纯N 2的混合气体作为载气，高纯NH 3作为N源，金属有机源S甲基嫁灯MGa)作为 嫁源，S甲基铜灯MIn)作为铜源，N型渗杂剂为硅烷（SiH4)，S甲基侣灯MA1)作为侣源P 型渗杂剂为二茂儀（CPzMg),衬底为（OOOl)面蓝宝石，反应压力在70mbar到900mbar之间。 具体生长方式如下（