一种LED外延新P层生长方法技术

技术编号:13306413 阅读:63 留言:0更新日期:2016-07-10 01:38
本申请公开LED外延新P层生长方法,生长掺杂Mg的P层进一步为:通入NH3、TMIn、H2、Cp2Mg生长5nm‑10nm的InyMg(1‑y)N层,y的取值范围:0.05<y<1;通入NH3、TMGa、H2、1000sccm‑3000sccm的Cp2Mg,生长5nm‑10nm的pGaN,Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3‑1E20atoms/cm3;重复周期性生长InyMg(1‑y)N/pGaN超晶格层,周期数为10‑20,生长InyMg(1‑y)N层和pGaN层的顺序可置换。如此方案,可大幅度提升Mg的掺杂效率和激活效率,使LED亮度得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及LED外延设计应用
,具体地说,涉及一种LED外延新P层生长方法
技术介绍
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LED的规模也在逐步扩大;市场上对LED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器件的性能可以得到提升,LED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。传统的LED外延P层设计方法空穴浓度不高,亮度提升一直受到限制。因此,如何提高LED亮度成为亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此,本申请所要解决的技术问题是提供了一种LED外延新P层生长方法,运用InyMg(1-y)N/pGaN超晶格层,可大幅度提升Mg的掺杂效率和激活效率,空穴浓度得到提升,随之亮度得到进一步提升。为了解决上述技术问题,本申请有如下技术方案:一种LED外延新P层生长方法,依次包括:处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长掺杂In的InxGa(1-x)N/GaN发光层、生长P型AlGaN层、生长掺杂Mg的P层,降温冷却,其特征在于,所述生长掺杂Mg的P层进一步为:保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃,通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、500sccm-1000sccm的TMIn、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg生长5nm-10nm的InyMg(1-y)N层,y的取值范围:0.05<y<1;保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃、通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg,生长5nm-10nm的pGaN,Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3;重复周期性生长InyMg(1-y)N/pGaN超晶格层,周期数为10-20,生长InyMg(1-y)N层和pGaN层的顺序可置换。优选地,其中,所述处理衬底进一步为:在1000℃-1100℃的H2气氛下,通入100L/min-130L/min的H2,保持反应腔压力100mbar-300mbar,处理蓝宝石衬底8min-10min。优选地,其中,所述生长低温缓冲层GaN进一步为:降温至500℃-600℃,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为10000sccm-20000sccm的NH3、50sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm-40nm的低温缓冲层GaN;升高温度至1000℃-1100℃,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、保持温度稳定持续300s-500s,将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则小岛。优选地,其中,所述生长不掺杂GaN层进一步为:升高温度到1000℃-1200℃,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、持续生长2μm-4μm的不掺杂GaN层。优选地,其中,所述生长掺杂Si的N型GaN层进一步为:保持反应腔压力、温度不变,通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、20sccm-50sccm的SiH4,持续生长3μm-4μm掺杂Si的N型GaN,Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3;保持反应腔压力、温度不变,通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、2sccm-10sccm的SiH4,持续生长200μm-400μm掺杂Si的N型GaN,Si掺杂浓度5E17atoms/cm3-1E18atoms/cm3。优选地,其中,所述交替生长掺杂In的InxGa(1-x)N/GaN发光层进一步为:保持反应腔压力300mbar-400mbar、温度700℃-750℃,通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-40sccm的TMGa、1500sccm-2000sccm的TMIn、100L/min-130L/min的N2,生长掺杂In的2.5nm-3.5nm的InxGa(1-x)N层,x=0.20-0.25,发光波长450nm-455nm;接着升高温度至750℃-850℃,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N2,生长8nm-15nm的GaN层;重复InxGa(1-x)N的生长,然后重复GaN的生长,交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层,控制周期数为7-15个。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、温度900℃-950℃,通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、30sccm-60sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、100sccm-130sccm的TMAl、1000sccm-1300sccm的Cp2Mg,持续生长50nm-100nm的P型AlGaN层,Al掺杂浓度1E20atoms/cm3-3E20atoms/cm3,Mg掺杂浓度1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3。优选地,其中,所述降温冷却进一步为:降温至650℃-680℃,保温20min-30min,接着关闭加热系统、关闭给气系统,随炉冷却。与现有技术相比,本申请所述的方法,达到了如下效果:本专利技术LED外延新P层生长方法中,采用新的材料InyMg(1-y)N/pGaN超晶格层作为新的P层,利用In的原子活性减少Mg的激活能,大幅提升Mg的激活效率,随之空穴浓度提升,而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延新P层生长方法,依次包括:处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长掺杂In的InxGa(1‑x)N/GaN发光层、生长P型AlGaN层、生长掺杂Mg的P层,降温冷却,其特征在于,所述生长掺杂Mg的P层进一步为:保持反应腔压力400mbar‑900mbar、温度950℃‑1000℃,通入流量为50000sccm‑70000sccm的NH3、500sccm‑1000sccm的TMIn、100L/min‑130L/min的H2、1000sccm‑3000sccm的Cp2Mg生长5nm‑10nm的InyMg(1‑y)N层,y的取值范围:0.05<y<1;保持反应腔压力400mbar‑900mbar、温度950℃‑1000℃、通入流量为50000sccm‑70000sccm的NH3、20sccm‑100sccm的TMGa、100L/min‑130L/min的H2、1000sccm‑3000sccm的Cp2Mg,生长5nm‑10nm的pGaN,Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3‑1E20atoms/cm3;重复周期性生长InyMg(1‑y)N/pGaN超晶格层,周期数为10‑20,生长InyMg(1‑y)N层和pGaN层的顺序可置换。...

【技术特征摘要】
1.一种LED外延新P层生长方法,依次包括:处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂
GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长掺杂In的InxGa(1-x)N/GaN发光层、生长P型AlGaN
层、生长掺杂Mg的P层,降温冷却,其特征在于,
所述生长掺杂Mg的P层进一步为:
保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃,通入流量为50000sccm-
70000sccm的NH3、500sccm-1000sccm的TMIn、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm
的Cp2Mg生长5nm-10nm的InyMg(1-y)N层,y的取值范围:0.05<y<1;
保持反应腔压力400mbar-900mbar、温度950℃-1000℃、通入流量为50000sccm-
70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的
Cp2Mg,生长5nm-10nm的pGaN,Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3;
重复周期性生长InyMg(1-y)N/pGaN超晶格层,周期数为10-20,生长InyMg(1-y)N层和pGaN
层的顺序可置换。
2.根据权利要求1所述LED外延新P层生长方法,其特征在于,
所述处理衬底进一步为:在1000℃-1100℃的H2气氛下,通入100L/min-130L/min的H2,
保持反应腔压力100mbar-300mbar,处理蓝宝石衬底8min-10min。
3.根据权利要求1所述LED外延新P层生长方法,其特征在于,
所述生长低温缓冲层GaN进一步为:
降温至500℃-600℃,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为10000sccm-
20000sccm的NH3、50sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、在蓝宝石衬底上生长厚
度为20nm-40nm的低温缓冲层GaN;
升高温度至1000℃-1100℃,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为
30000sccm-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、保持温度稳定持续300s-500s,将低
温缓冲层GaN腐蚀成不规则小岛。
4.根据权利要求1所述LED外延新P层生长方法,其特征在于,
所述生长不掺杂GaN层进一步为:升高温度到1000℃-1200℃,保持反应腔压力
300mbar-600mbar,通入流量为30000sccm-40000sccm的NH3、200sccm-400sccm的TMGa、
100L/min-130L/min的H2、持续生长2μm-4μm的不掺杂GaN层。
5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员:张宇苗振林徐平
申请(专利权)人:湘能华磊光电股份有限公司
类型:发明
国别省市:湖南;43

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