一种led外延生长方法_3

文档序号:9305692阅读:来源:国知局

[0083] 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。
[0084] 步骤208、生长掺镁的P型GaN层18。
[0085] 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。
[0086] 步骤209、降温、冷却。
[0087] 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。
[0088] 以下结合附图对本申请作进一步详细说明,但不作为对本申请的限定。
[0089] 实施例1 :
[0090] 结合图3和图4,其中,图3为本发明LED外延生长方法的流程图,图4是通过本发 明方法制得LED芯片的结构示意图。本发明运用金属化学气相沉积法MOCVD来生长高亮度 GaN基LED外延片。本发明采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载 气,高纯NH3作为N源,金属有机源三甲基镓(TMGa)作为镓源,三甲基铟(TMIn)作为铟源, N型掺杂剂为硅烷(SiH4),三甲基铝(TMAl)作为铝源,P型掺杂剂为二茂镁(CP2Mg),衬底 为(0001)面蓝宝石,反应压力在IOOmbar到800mbar之间。具体生长方式步骤如下:
[0091] 步骤301、氢气气氛下处理衬底41。
[0092] 本发明采用蓝宝石Al2O3作为衬底基底,在温度为在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。
[0093] 步骤302、在衬底上生长AlN层42。
[0094] 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。
[0095] 步骤303、在AlN层上生长AlGaN层43。
[0096] 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。对于生长得到的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3-5ym。
[0097] 步骤304、在AlGaN层上生长掺杂Si的N型GaN层44。
[0098] 保持温度在1000-1100 °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,得到所述掺 杂Si的N型GaN厚度为2-4ym。
[0099] 步骤305、在掺杂Si的N型GaN层上生长有源层MQW45。
[0100] 所述有源层MQW包括周期生长出的InGaN层451和GaN层452,其中,生长有源层 MQW的具体步骤如下:
[0101] 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,
[0102] 所述11163~层为11?63(110层,所述1 = 〇.15-〇.25,111掺杂浓度比+2〇-3£+2〇, 所述InGaN层厚度为3-4nm;
[0103] 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;
[0104] 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。
[0105] 所述有源层MQW45为LED芯片的发光层。
[0106] 步骤306、在有源层MQW上生长P型AlGaN层46。
[0107] 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。
[0108] 步骤307、在P型AlGaN层上生长掺镁的P型GaN层47。
[0109] 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。
[0110] 步骤308、降温并在炉内冷却。
[0111] 最后,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。
[0112] 本发明采用新的A1N、AlGaN材料取代原来的低温GaN、2DGaN、3DGaN材料,采用新 的材料以及生长工艺生长获得本发明的LED芯片,见图4。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%,利用AlN和蓝宝石基板A1203晶格 失配以及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,位错密度小。在LED器件在>2KV的静电高压下,提供 漏电通道减少,被击穿的概率变小,抗静电能力提升,同时LED器件的漏电减少、LED产品质 量得到了提升。
[0113] 实施例2:
[0114] 本实施例中,使用传统的LED的生长方法制备4片样品1,根据本专利描述的方法 制备4片样品2 ;样品2采用本发明提供的LED生长方法制作获得,样品1和样品2生长方 法不同工艺处参见表I. 1、1. 2所示,除此外其它生长步骤完全一样,生长完后取出在相同 的条件下测试外延片的XRD102面,测试结果数据参见表2。
[0115] 表1. 1、采用传统生长方法获得样品步骤202、步骤203和步骤204工艺参数表
[0116]
[0117] 表1. 2、采用本发明生长方法获得样品步骤302及步骤303工艺参数表
[0118]
[0119] 备注:seem是一个标准的国际单位:具体是指1个大气压,25摄氏度下每分钟1立 方厘米(lml/min)的流量。
[0120] 将样品1和样品2在相同的前工艺条件下镀ITO层大约1500埃,相同的条件下镀 Cr/Pt/Au电极大约2500埃,相同的条件下镀保护层SiO2大约500埃,然后在相同的条件下 将样品研磨切割成762ym*762ym(30mi*30mil)的芯片颗粒,然后样品1和样品2在相同 位置各自挑选100颗晶粒,在相同的封装工艺下,封装成白光LED。进行下列测试光电性能 测试:在同一台LED点测机在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2的光电性能,测试 结果见表3所示。分别测试样品1和样品2抗静电能力:在同一台LED点测机对样品分别 采用2KV、4KV、6KV和8KV脉冲进行抗静电测试,测试结果数据参见表4。
[0121] 表3、样品1和样品2的LED测试机光电测试数据
[0122]
[0123] 表4、样品1和样品2的LED测试机抗静电良率测试数据
[0124]
[0125] 通过上述
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