一种led外延生长方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种LED外延生长方法。
【背景技术】
[0002] 发光二极管简称为LED，由含镓（Ga)、砷（As)、磷（P)、氮（N)等的化合物制成。LED 以其长寿命、强抗老化能力、强抗静电能力以及很好的稳定性备受世界关注。而外延层晶体 质量在提升LED性能方面又起着至关重要的作用。LED的寿命、抗老化能力、抗静电能力以 及稳定性都会随着外延层晶体质量的提升而得到提升。
[0003] 目前，在国内金属化学气相沉积法MOCVD外延生长技术涵盖LED行业技术的70% 左右，如何生长更好的外延片日益受到重视，高质量的外延片需求日益增加，因为外延层晶 体质量的提高，LED器件的性能可以等到提升。其中，抗静电能力是产品的一项重要参数，抗 静电能力强，产品的良率高、发光效率高，相应地价格也会提高，由此产生的经济效益显著。
[0004] 金属化学气相沉积法M0CVD，是一种在基板上成长半导体薄膜的方法。原理是在载 流气体通过有机金属反应源的容器时，将反应源的饱和蒸气带至反应腔中与其它反应气体 混合，然后在被加热的基板上面发生化学反应促成薄膜的成长的方法。
[0005] 传统的外延技术中在蓝宝石Al2O3基板上生长GaN材料，因为Al203材料和GaN材 料存在着约13%的晶格失配，带来的影响是GaN材料位错密度高达109根/cm2。目前控制 位错密度的主要方法是低温生长一层薄GaN层作缓冲层，然后在此基础上进行GaN的3D生 长和2D生长，最后形成比较平整的GaN层，然而该种方法还是会造成器件较弱的抗静电能 力。
[0006] 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：
[0007] 步骤201、高温处理蓝宝石衬底11。
[0008] 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。
[0009] 步骤202、生长低温缓冲层GaN12。
[0010] 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。
[0011] 步骤 203、生长 3DGaN层 13。
[0012] 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。
[0013] 步骤 204、生长 2DGaN层 14。
[0014] 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。
[0015] 步骤205、生长掺杂Si的N型GaN15。
[0016] 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。
[0017] 步骤206、生长有源层MQW16。
[0018]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。
[0019] 其中，有源层MQW16为LED芯片的发光层。
[0020] 步骤 207、生长P型AlGaN层 17。
[0021]再升高温度到850-950°C，反应腔压力维持在200-400mbar，通入50-90L/min的氮 气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长 50-100nm的P型AlGaN层，Al掺 杂浓度 1E+20-3E+20,Mg掺杂浓度 5E+18-1E+19。
[0022] 步骤208、生长掺镁的P型GaN层18。
[0023] 升高温度到950-1000 °C，反应腔压力维持在200-600mbar，通入50-90L/min的氮 气、40-60L/min的氨气、50-100sccm的TMGa源，持续生长100-300nm的掺镁的P型GaN层， Mg掺杂浓度 1E+19-1E+20。
[0024] 步骤209、降温、冷却。
[0025] 降温至700-800°C，单独通入100_150L/min的氮气，保温20-30min，接着炉内冷 却。
[0026] 但是，根据传统方法制备得到的LED芯片器件的抗静电能力不强，制得得LED芯片 中漏电通道增多，被击穿的概率变大，严重影响到了LED的使用寿命、抗老化能力以及稳定 性，很不利于LED芯片的发展和使用。
【发明内容】
[0027] 为了解决在上述现有技术中出现的问题，本发明的目的是提供一种LED外延生长 方法，以解决传统方法制备得到的LED芯片器件的抗静电能力不强，制得得LED芯片中漏电 通道增多，致使被击穿的概率变大，严重影响LED的使用寿命、抗老化能力以及稳定性的问 题。
[0028] 本发明提供了一种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，所述方法：
[0029] 在氢气气氛、温度为900-1KKTC下处理衬底；
[0030] 通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层；
[0031]通入氢气、氨气、TMGa源及TMAl，在所述AlN层上生长AlGaN层；
[0032] 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；
[0033] 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;
[0034] 在所述有源层MQW上生长P型AlGaN层；
[0035] 在所述P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层；及
[0036] 降温并在炉内冷却。
[0037] 进一步地，其中，所述衬底为蓝宝石Al2O3衬底，所述在温度为900-1100°C、氢气气 氛下高温处理衬底5-10分钟，进一步包括：
[0038] 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。
[0039] 进一步地，其中，所述通入氢气、氨气及TMAl源，在所述衬底上生长AlN层，进一步 包括：
[0040] 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。
[0041] 进一步地，其中，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：
[0042] 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。
[0043] 进一步地，其中，所述AlGaN层为Al