Led外延接触层生长方法
【专利摘要】本申请公开了一种LED外延接触层生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN成核层、生长高温GaN缓冲层、生长非掺杂的u?GaN层、生长掺杂Si的n?GaN层、生长多量子阱MQW发光层、生长P型AlGaN层、生长高温P型GaN层、生长掺杂Si的AlGaN接触层、降温冷却。在生长掺杂Mg的P型GaN层后引入掺杂Si的AlGaN接触层的生长，即在LED外延最后的接触层设计AlGaN：Si结构，能够很好的匹配ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜电流扩展层，以降低接触电阻，从而能够降低LED芯片的工作电压。
【专利说明】
LED外延接触层生长方法
技术领域
[0001] 本申请涉及LED外延设计应用技术领域，具体地说，涉及一种匹配ΑΖ0薄膜电流扩 展层的LED外延接触层生长方法。
【背景技术】
[0002] 目前LED(Light Emitting Diode，发光二极管）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LED的规模也 在逐步扩大。
[0003] 随着半导体、计算机、太阳能等产业的发展，一种新的功能材料---透明导电氧 化物薄膜(transparent conducting oxide,简称TC0薄膜)随之产生、发展起来。这类薄膜 具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等光电特性，在半导体光电器件领域、太阳 能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层等方面具有广阔的应用前景。其中制备技术最成熟、 应用最广泛的当属Ιη 203基（In203:Sn，简称ΙΤ0)薄膜。但是，由于ΙΤ0薄膜中Ιη 203价格昂贵， 从而导致生产成本很高;而且，In材料有毒，在制备和应用过程中对人体有害;另外，Sn和In 的原子量较大，成膜过程中容易渗入到衬底内部，毒化衬底材料，尤其在液晶显示器件中污 染现象严重。而Ζη0:Α1(简称ΑΖ0)透明导电薄膜中的Zn源价格便宜、来源丰富、无毒，并且在 氢等离子体中稳定性要优于ΙΤ0薄膜，同时具有可与ΙΤ0薄膜相比拟的光电特性。所以，ΑΖ0 薄膜取代ΙΤ0薄膜在发展上具有一定的优越性。
[0004] 目前市场上应用在LED芯片上用作电流扩展层的是IT0(In203:Sn)透明导电薄膜， 所以相应的LED外延接触层主要设计用于匹配ΙΤ0材料，一般用GaN材料。而如果在芯片上面 应用ΑΖ0透明导电薄膜做扩展层，为降低接触电阻，外延接触层急需改变。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种LED外延接触层生长方法，在 生长掺杂Mg的P型GaN层后引入掺杂Si的AlGaN接触层的生长，即在LED外延最后的接触层设 计AlGaN: Si结构，能够很好的匹配ZnO: Al (ΑΖ0)透明导电薄膜电流扩展层，以降低接触电 阻，从而能够降低LED芯片的工作电压。
[0006] 为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
[0007] -种LED外延接触层生长方法，其特征在于，依次包括：
[0008] 处理衬底、生长低温GaN成核层、生长高温GaN缓冲层、生长非掺杂的u-GaN层、生长 掺杂Si的η-GaN层、生长多量子阱MQW发光层、生长P型AlGaN层、生长高温P型GaN层、生长掺 杂Si的AlGaN接触层、降温冷却，
[0009] 所述生长掺杂Si的AlGaN接触层，进一步为：
[0010] 保持生长温度为850°C_1050°C，将生长压力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、 TMA1以及SiH4作为M0源，并通入NH3，生长厚度为5nm-20nm的掺杂Si的AlGaN接触层，
[0011] 其中，通入NH3和TEGa的摩尔量比为1000-5000，A1的组分控制在3%-30%，Si掺杂 浓度为 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0012] 优选地，其中：
[0013] 所述处理衬底，进一步为：
[0014] 将蓝宝石衬底在出气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050 °C_1150 °C。
[0015] 优选地，其中：
[0016]所述生长低温GaN成核层，进一步为：
[0017] 降低温度至500°C-620°C，保持反应腔压力400Torr-650Torr，通入NH3和TMGa，生 长厚度为20nm-40nm的低温GaN成核层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为500-3000。
[0018] 优选地，其中：
[0019]所述生长高温GaN缓冲层，进一步为：
[0020] 在所述生长低温GaN成核层结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，将退火温 度升高至1000°C-1100°C，退火时间为5min-10min;
[0021] 退火完成后，将温度调节至900°C-1050°C，生长压力控制为400Torr-650Torr，继 续通入TMGa，外延生长厚度为0.2μπι-1μπι的高温GaN缓冲层，其中，通入NH 3和TMGa的摩尔量 比为 500-3000。
[0022] 优选地，其中：
[0023]所述生长非掺杂的u-GaN层，进一步为：
[0024] 升高温度到1050°C_1200°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa， 持续生长1μL?-3μπι的非掺杂U-GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-3000。
[0025] 优选地，其中：
[0026] 所述生长掺杂Si的η-GaN层，进一步为：
[0027] 保持反应腔温度为1050°C-1200°C，保持反应腔压力为100Torr-600Torr，通入 NH3、TMGa和SiH4,持续生长厚度为2μπι-4μπι的掺杂Si的η-GaN层，其中，Si掺杂浓度 5E18atoms/cm 3-2E19atoms/cm3,通入 NH3 和 TMGa 的摩尔量比为 300-3000。
[0028] 优选地，其中：
[0029]所述生长多量子阱MQW发光层，进一步为：
[0030] 通入TEGa、TMIn和SiH4作为M0源，生长5-15个周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇结构组 成，进一步为：
[0031] 保持反应腔压力100Torr-500Torr、温度700°c-800°c，生长掺杂In的厚度为2nm-5nm的InyGa(i- y)N量子阱层，y = 0 · 1-0 · 3，通入順3和TEGa的摩尔量比为300-5000;
[0032] 接着升高温度至800°C_950°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，生长厚度为 8nm-15nm的GaN皇层，其中，通入NH3和TEGa的摩尔量比为300-5000, Si掺杂浓度为 7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm3，
[0033] 重复InyGa(1-y)N量子阱层的生长，然后重复GaN皇层的生长，交替生长In xGa(1-X)N/ GaN发光层，控制周期数为5-15个。
[0034] 优选地，其中：
[0035] 所述生长P型AlGaN层，进一步为：
[0036]保持反应腔压力20Torr-200Torr、温度900 °C -1100 °C，通入TMA1、TMGa和Cp2Mg作 为M0源，持续生长厚度为50nm-200nm的P型AlGaN层，生长时间为3min-10min，其中，通入NH3 和TMGa的摩尔量比为1000-20000，A1的摩尔组分为10%-30%，Mg掺杂浓度lE18atoms/cm3- lE21atoms/cm3〇
[0037] 优选地，其中：
[0038] 所述生长高温P型GaN层，进一步为：
[0039] 保持反应腔压力100Torr-500Torr、生长温度为850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg 作为M0源，持续生长厚度为100nm-800nm的掺Mg的P型GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量 比为300-5000，Mg 惨杂浓度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0040] 优选地，其中：
[0041] 所述降温冷却，进一步为：
[0042] 外延生长结束后，将反应室的温度降低至650°C-800°C，采用纯吣氛围进行退火处 理5min-10min，然后将至室温，结束生长。
[0043] 与现有技术相比，本申请所述的方法，达到了如下效果：
[0044] 本发明LED外延接触层生长方法，与传统方法相比，在生长掺杂Mg的P型GaN层完成 之后引入掺杂Si的AlGaN接触层的生长，利用掺杂Si的AlGaN接触层取代传统的掺杂Mg的 GaN接触层，AlGaN接触层与GaN接触层相比，与ΑΖ0薄膜材料的势皇高度差更低，同时在 AlGaN接触层重掺杂Si能让半导体耗尽区变窄，使载流子有更多机会隧穿，以匹配Ζη0:Α1 (ΑΖ0)透明导电薄膜电流扩展层，来降低接触电阻，从而降低LED芯片的工作电压。
【附图说明】
[0045] 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：
[0046] 图1为本发明LED外延接触层生长方法的流程图；
[0047] 图2为本发明中LED外延层的结构示意图；
[0048] 图3为对比实施例中LED外延层的结构示意图；
[0049] 图4为样品1、样品2和样品3的芯片电压分布图；
[0050] 图5为样品1、样品2和样品3的芯片亮度分布图；
[0051 ] 其中，1、掺杂Si的AlGaN接触层，2、高温P型GaN层，3、P型AlGaN层，4、多量子阱MQW 发光层，5、n-GaN层，6、u-GaN层，7、GaN缓冲层(包括低温成核层和高温缓冲层），8、基板，9、 Mg: GaN接触层。
【具体实施方式】
[0052]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。
[0053] 实施例1
[0054] 本发明运用VEECO M0CVD来生长高亮度GaN基LED外延片。采用高纯H2或高纯N2或高 纯出和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为对原，金属有机源三甲基镓(TMGa)，金属有 机源三乙基镓(TEGa)，三甲基铟（TMIn)作为铟源，三甲基铝（TMA1)作为铝源，N型掺杂剂为 硅烷（SiH4)，P型掺杂剂为二茂镁(CP 2Mg)，衬底为（001)面蓝宝石，反应压力在lOOTorr到 lOOOTorr之间。具体生长方式如下(外延结构参见图2):
[0055] -种LED外延接触层生长方法，参见图1，其特征在于，依次包括:处理衬底、生长低 温GaN成核层、生长高温GaN缓冲层、生长非掺杂的u-GaN层、生长掺杂Si的η-GaN层、生长多 量子阱MQW发光层、生长P型AlGaN层、生长掺杂Mg的P型GaN层、生长掺杂Si的AlGaN接触层、 降温冷却，
[0056]所述生长掺杂Si的AlGaN接触层，进一步为：
[0057] 保持生长温度为850°C_1050°C，将生长压力控制在100Torr-500Torr，通入TMGa、 TMA1以及SiH4作为M0源，并通入NH3，生长厚度为5nm-20nm的掺杂Si的AlGaN接触层，
[0058] 其中，通入NH3和TEGa的摩尔量比为1000-5000，A1的组分控制在3%-30%，Si掺杂 浓度为 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0059] 本发明的LED外延接触层生长方法，在生长掺杂Mg的P型GaN层完成之后引入掺杂 S i的A1 GaN接触层的生长，利用掺杂S i的A1 GaN接触层取代传统的掺杂Mg的GaN接触层， AlGaN接触层与GaN接触层相比，与ΑΖ0薄膜材料的势皇高度差更低，同时在AlGaN接触层重 掺杂Si能让半导体耗尽区变窄，使载流子有更多机会隧穿，以匹配Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明导电薄 膜电流扩展层，来降低接触电阻，从而降低LED芯片的工作电压。
[0060] 实施例2
[0061] 以下提供本发明的LED外延接触层生长方法的应用实施例，其外延结构参见图2， 生长方法参见图1。运用VEECO M0CVD来生长高亮度GaN基LED外延片。采用高纯H2或高纯N2或 高纯H 2和高纯犯的混合气体作为载气，高纯NH3作为对原，金属有机源三甲基镓(TMGa)，金属 有机源三乙基镓(TEGa)，三甲基铟（TMIn)作为铟源，三甲基铝（TMA1)作为铝源，N型掺杂剂 为硅烷(SiH4)，P型掺杂剂为二茂镁(CP 2Mg)，衬底为(001)面蓝宝石，反应压力在lOOTorr到 lOOOTorr之间。具体生长方式如下：
[0062] 步骤101、处理衬底：
[0063] 将蓝宝石衬底在出气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050°C_1150°C。
[0064] 步骤102、生长生长低温GaN成核层：
[0065] 降低温度至500°C-620°C，保持反应腔压力400Torr-650Torr，通入NH3、和TMGa，生 长厚度为20nm-40nm的低温GaN成核层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为500-3000,即V/ ΙΠ 摩尔比为500-3000。
[0066] 步骤103、生长生长高温GaN缓冲层：
[0067] 在所述生长低温GaN成核层结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，将退火温 度升高至1000°C-1100°C，退火时间为5min-10min;
[0068] 退火完成后，将温度调节至900°C-1050°C，生长压力控制为400Torr-650Torr，继 续通入TMGa，外延生长厚度为Ο . 2μπι-1μπι的高温GaN缓冲层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量 比为 500-3000，即 V/m摩尔比为 500-3000。
[0069] 步骤104、生长非掺杂的u-GaN层：
[0070] 升高温度到1050Γ-1200Γ，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa， 持续生长1μπι-3μπι的非掺杂u-GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-3000,即V/m 摩尔比为300-3000。
[0071] 步骤105、生长生长掺杂Si的η-GaN层：
[0072] 保持反应腔温度为1050°C-1200°C，保持反应腔压力为100Torr-600Torr，通入 NH3、TMGa和SiH4,持续生长厚度为2μπι-4μπι的掺杂Si的η-GaN层，其中，Si掺杂浓度 5E18atoms/cm 3-2E19atoms/cm3,通入 NH3 和 TMGa 的摩尔量比为 300-3000，即 V/m 摩尔比为 300-3000。（其中，5E18代表5乘以10的18次方也就是5*1019,以此类推，atoms/cm 3为掺杂浓 度单位，下同）
[0073] 步骤106、生长多量子阱MQW发光层：
[0074] 通入TEGa、TMIn和SiH4作为M0源，生长5-15个周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇结构组 成，进一步为：
[0075] 保持反应腔压力100Torr-500Torr、温度700°C-800°C，生长掺杂In的厚度为2nm-5nm的InyGa(i- y)N量子阱层，y = 0 · 1-0 · 3，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-5000;
[0076] 接着升高温度至800°C_950°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，生长厚度为 8nm-15nm的GaN皇层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-5000,即V/m摩尔比为300-5000，Si 惨杂浓度为 7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm3，
[0077] 重复InyGa(1-y)N量子阱层的生长，然后重复GaN皇层的生长，交替生长In xGa(1-X)N/ GaN发光层，控制周期数为5-15个。
[0078] 步骤107、生长P型AlGaN层：
[0079] 保持反应腔压力20Torr-200Torr、温度900 °C -1100 °C，通入TMA1、TMGa和Cp2Mg作 为M0源，持续生长厚度为50nm-200nm的P型AlGaN层，生长时间为3min-10min，其中，通入NH 3 和TMGa的摩尔量比为1000-20000,即V/m摩尔比为1000-20000，A1的摩尔组分为10 %-30%，Mg惨杂浓度lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。
[0080] 步骤108、生长掺杂Mg的P型GaN层：
[0081 ] 保持反应腔压力100Torr-500Torr、生长温度为850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg 作为M0源，持续生长厚度为100nm-800nm的掺Mg的P型GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量 比为 300-5000，即 V/m摩尔比为 300-5000，Mg 掺杂浓度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。 [0082] 步骤109、生长掺杂Si的AlGaN接触层：
[0083] 保持生长温度为850°C-1050°C，将生长压力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、 TMA1以及SiH4作为M0源，并通入NH3，生长厚度为5nm-20nm的掺杂Si的AlGaN接触层，
[0084] 其中，通入冊3和TEGa的摩尔量比为1000-5000,即V/m摩尔比为1000-5000，A1的 组分控制在3%-30%，5;[惨杂浓度为]^19&1:〇1118/〇113-]^21&1:〇1118/〇11 3〇
[0085] 步骤110、降温冷却：
[0086] 外延生长结束后，将反应室的温度降低至650°C_800°C，采用纯吣氛围进行退火处 理5min-10min，然后将至室温，结束生长。
[0087] 本申请的重点在于步骤109,在高温P型GaN层生长完成之后，将LED外延最后的接 触层设计为AlGaN: Si结构，取代原来的GaN: Mg接触层，因为AlGaN相比GaN，与ΑΖ0薄膜材料 的势皇高度差更低，同时重掺杂Si能让半导体耗尽区变窄，使载流子有更多机会隧穿，以匹 配Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明导电薄膜电流扩展层，来降低接触电阻，从而降低LED芯片的工作电压。
[0088] 实施例3
[0089] 以下提供一种常规LED外延接触层生长方法作为本发明的对比实施例。
[0090] 常规LED外延的生长方法为(外延层结构参见图3):
[0091] 1、将蓝宝石衬底在出气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050°C-1150°C。
[0092] 2、降低温度至500°C_620°C，保持反应腔压力400Torr-650Torr，通入NH 3和TMGa， 生长厚度为20nm-40nm的低温GaN成核层，其中，V/m摩尔比为500-3000。
[0093] 3、在所述生长低温GaN成核层结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，将退火 温度升高至1000°C-1100°C，退火时间为5min-10min;退火完成后，将温度调节至900°c-1050°C，生长压力控制为400Torr-650Torr，继续通入TMGa，外延生长厚度为0.2μπι-1μπι的高 温GaN缓冲层，其中，V/m摩尔比为500-3000。
[0094] 4、高温GaN缓冲层生长结束后，升高温度到1050°C-1200°C，保持反应腔压力 100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持续生长1μπι-3μπι的非掺杂u-GaN层，其中，V/m摩尔比 为300-3000。
[0095] 5、高温非掺杂GaN层生长结束后，保持反应腔温度为1050°C-1200°C，保持反应腔 压力为l〇〇Torr-600Torr，通入順3、TMGa和SiH4，持续生长厚度为2μπι-4μπι的掺杂Si的n-GaN 层，其中，Si惨杂浓度5E18atoms/cm3-2E19atoms/cm3，V/IΠ 摩尔比为300-3000。
[0096] 6、通入TEGa、TMIn和SiH4作为M0源，生长5-15个周期的InyGa (1-y)N/GaN阱皇结构组 成，进一步为：
[0097] 保持反应腔压力100Torr-500Torr、温度700°C-800°C，生长掺杂In的厚度为2nm-5nm 的 InyGa(i-y)N 量子阱层，y = 0 · 1-0 · 3，V/m 摩尔比为 300-5000;
[0098] 接着升高温度至800°C_950°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，生长厚度为 8nm-15nm的GaN皇层，其中V/m摩尔比为300-5000，Si掺杂浓度为7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm 3，
[0099] 重复InyGa(1-y)N量子阱层的生长，然后重复GaN皇层的生长，交替生长In xGa(1-X)N/ GaN发光层，控制周期数为5-15个。
[0100] 7、多周期量子阱MQW发光层生长结束后，保持反应腔压力20T〇rr-200T 〇rr、温度 900°C-1100°C，通入 TMAl、TMGa和Cp2Mg 作为 M0 源，持续生长厚度为50nm-200nm的 P 型 AlGaN 层，生长时间为3min-10min，其中，V/m摩尔比为1000-20000，A1的摩尔组分为10%-30%， Mg 惨杂浓度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0101] 8、P型AlGaN层生长结束后，保持反应腔压力100Torr-500Torr、生长温度为850 °C -1000°C，通入TMGa和Cp2Mg作为M0源，持续生长厚度为100nm-800nm的掺Mg的P型GaN层，其 中，V/m 摩尔比为 300-5000，Mg 惨杂浓度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。
[0102] 9、掺Mg的P型GaN层生长结束后，生长厚度为5nm-20nm的P型GaN接触层，即Mg:GaN， 所用M0源为TEGa和Cp2Mg，生长温度为850°C-1050°C，生长压力为100Torr-500Torr，V/m摩 尔比为 1000_5000，Mg 惨杂浓度 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0103] 10、外延生长结束后，将反应室的温度降低至650°c-800°c，用纯N2氛围进行退火 处理5min-10min，然后将至室温，结束生长。
[0104] 在同一机台上，根据常规的LED的生长方法(对比实施例的方法)制备样品1，根据 本专利描述的方法制备样品2和样品3;样品1与样品2、样品3外延生长方法参数不同点在于 本发明在生长高温P型GaN层后引入生长掺杂Si的AlGaN接触层的步骤，即实施例2中的步骤 109,步骤109与对比实施例中的第9步中P型GaN接触层完全不同，生长其它外延层的生长条 件完全一样(参见表1)。
[0105] 样品1、样品2和样品3在相同的前工艺条件下镀Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明导电薄膜来做电 流扩展层，然后在相同的条件下将样品研磨切割成762ym*762ym(30mil*30mil)的芯片颗 粒，然后样品1、样品2和样品3在相同位置各自挑选150颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装 成白光LED。然后采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品1、样品2和样品3的光电性 能。
[0106] 表1为样品1、样品2和样品3生长参数对比表，样品1采用常规生长方式，生长的接 触层为Mg:GaN结构，样品2采用本申请的生长方式，生长的接触层为Si:AlGaN结构，通入的 SiH4为10sccm，Si浓度约在5E19atoms/cm3,样品3采用本申请的生长方式，生长的接触层为 Si : AlGaN结构，通入的SiH4为20sccm，Si浓度约在lE20atoms/cm3。
[0107] 表1生长参数的对比
[0108]
[0109] 图4为样品1、样品2和样品3的芯片电压分布图，图5为样品1、样品2和样品3的芯片 亮度分布图。
[0110] 将积分球获得的数据进行分析对比，得出图4和图5。从图4可看出，样品2较样品1 驱动电压从3.4V-3.5V降低至3.25V左右，样品3较样品1驱动电压从3.4V-3.5V降低至3.2V 左右。从图5数据可得出，样品1、样品2和样品3的亮度相差不多，都在530mw附近。因此可得 出结论:本申请提供的生长方法能降低ΑΖ0薄膜作电流扩展层的驱动电压。
[0111] 通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：
[0112]本发明LED外延接触层生长方法，与传统方法相比，在生长掺杂Mg的P型GaN层完成 之后引入掺杂Si的AlGaN接触层的生长，利用掺杂Si的AlGaN接触层取代传统的掺杂Mg的 GaN接触层，AlGaN接触层与GaN接触层相比，与ΑΖ0薄膜材料的势皇高度差更低，同时在 AlGaN接触层重掺杂Si能让半导体耗尽区变窄，使载流子有更多机会隧穿，以匹配Ζη0:Α1 (AZO)透明导电薄膜电流扩展层，来降低接触电阻，从而降低LED芯片的工作电压。
[0113]本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序 产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产 品的形式。
[0114]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，并能够在本文所述发明构想范围内，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外延接触层生长方法，其特征在于，依次包括： 处理衬底、生长低温GaN成核层、生长高温GaN缓冲层、生长非掺杂的U-GaN层、生长掺杂 Si的n-GaN层、生长多量子阱MQW发光层、生长P型AlGaN层、生长高温P型GaN层、生长掺杂Si 的AlGaN接触层、降温冷却， 所述生长掺杂Si的AlGaN接触层，进一步为： 保持生长温度为850°C-1050°C，将生长压力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、TMAl 以及SiH4作为MO源，并通入NH3，生长厚度为5nm-20nm的掺杂Si的AlGaN接触层， 其中，通入NH3和TEGa的摩尔量比为1000-5000，A1的组分控制在3%-30%，Si掺杂浓度 为lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇2. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述处理衬底，进一步为： 将蓝宝石衬底在出气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050°C-1150°C。3. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长低温GaN成核层，进一步为： 降低温度至500°C-620°C，保持反应腔压力400Torr-650Torr，通入NH3和TMGa，生长厚度 为20nm-40nm的低温GaN成核层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为500-3000。4. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长高温GaN缓冲层，进一步为： 在所述生长低温GaN成核层结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，将退火温度升 高至 1000°C-1100°C，退火时间为 5min-10min; 退火完成后，将温度调节至900°C-1050°C，生长压力控制为400Torr-650Torr，继续通 入TMGa，外延生长厚度为0·2μπι-1μπι的高温GaN缓冲层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为 500-3000〇5. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长非掺杂的U-GaN层，进一步为： 升高温度到1050°C-1200°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持续生 长1μπι-3μπι的非掺杂U-GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-3000。6. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长掺杂Si的n-GaN层，进一步为： 保持反应腔温度为1050°C-1200°C，保持反应腔压力为100Torr-600Torr，通入NH3、TMGa 和SiH4,持续生长厚度为2μπι-4μπι的掺杂Si的n-GaN层，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-2E19atoms/cm 3,通入 NH3 和 TMGa 的摩尔量比为 300-3000。7. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长多量子阱MQW发光层，进一步为： 通入TEGa、TMIn和SiH4作为MO源，生长5-15个周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇结构组成，进 一步为： 保持反应腔压力100Torr-500Torr、温度700°C-800°C，生长掺杂In的厚度为2nm-5nm的 InyGa(1-y)N量子阱层，y = 0 · 1-0 · 3，通入NH3和TEGa的摩尔量比为300-5000; 接着升高温度至800°C_950°C，保持反应腔压力100Torr-500Torr，生长厚度为8nm- 15nm的GaN皇层，其中，通入NH3和TEGa的摩尔量比为300-5000,Si掺杂浓度为7E16atoms/ cm3_7E17atoms/cm3， 重复InyGa(1-y)N量子阱层的生长，然后重复GaN皇层的生长，交替生长In xGa(1-x)N/GaN发 光层，控制周期数为5-15个。8. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长P型AlGaN层，进一步为： 保持反应腔压力20Torr-200Torr、温度900 °C -1100 °C，通入TMAl、TMGa和Cp2Mg作为MO 源，持续生长厚度为50nm-200nm的P型AlGaN层，生长时间为3min-10min，其中，通入NH3和 TMGa的摩尔量比为1000-20000，A1的摩尔组分为10%-30%，Mg掺杂浓度lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm 3〇9. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述生长高温P型GaN层，进一步为： 保持反应腔压力100Torr-500Torr、生长温度为850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg作为MO 源，持续生长厚度为100nm-800nm的掺Mg的P型GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为 300-5000，Mg 惨杂浓度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。10. 根据权利要求1所述LED外延接触层生长方法，其特征在于， 所述降温冷却，进一步为： 外延生长结束后，将反应室的温度降低至650°C-800°C，采用纯N2氛围进行退火处理 5min-10min，然后将至室温，结束生长。
【文档编号】H01L33/02GK105895757SQ201610413857
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】林传强
【申请人】湘能华磊光电股份有限公司