LED外延接触层生长方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及LED外延设计应用
，具体地说，涉及一种匹配AZO薄膜电流扩展层的LED外延接触层生长方法。
技术介绍
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。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TCO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In2O3基(In2O3∶Sn,简称ITO)薄膜。但是,由于ITO薄膜中In2O3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ZnO∶Al(简称AZO)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ITO薄膜,同时具有可与ITO薄膜相比拟的光电特性。所以,AZO薄膜取代ITO薄膜在发展上具有一定的优越性。目前市场上应用在LED芯片上用作电流扩展层的是ITO(In2O3∶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ITO材料，一般用GaN材料。而如果在芯片上面应用AZO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。
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(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。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℃-1050℃，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，Al的组分控制在3％-30％，Si掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E21atoms/cm3。优选地，其中：所述处理衬底，进一步为：将蓝宝石衬底在H2气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050℃-1150℃。优选地，其中：所述生长低温GaN成核层，进一步为：降低温度至500℃-620℃，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。优选地，其中：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℃-1100℃，退火时间为5min-10min；退火完成后，将温度调节至900℃-1050℃，生长压力控制为400Torr-650Torr，继续通入TMGa，外延生长厚度为0.2μm-1μm的高温GaN缓冲层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为500-3000。优选地，其中：所述生长非掺杂的u-GaN层，进一步为：升高温度到1050℃-1200℃，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持续生长1μm-3μm的非掺杂u-GaN层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-3000。优选地，其中：所述生长掺杂Si的n-GaN层，进一步为：保持反应腔温度为1050℃-1200℃，保持反应腔压力为100Torr-600Torr，通入NH3、TMGa和SiH4，持续生长厚度为2μm-4μm的掺杂Si的n-GaN层，其中，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-2E19atoms/cm3，通入NH3和TMGa的摩尔量比为300-3000。优选地，其中：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阱垒结构组成，进一步为：保持反应腔压力100Torr-500Torr、温度700℃-800℃，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℃-950℃，保持反应腔压力100Torr-500Torr，生长厚度为8nm-15nm的GaN垒层，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垒层的生长，交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层，控制周期数为5-15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20Torr-200Torr、温度900℃-1100℃，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，Al的摩尔组分为10％-30％，Mg掺杂浓度1E18atoms/cm3-1E21atoms/cm3。优选地，其中：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℃-1000℃，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掺杂浓度1E18atoms/cm3-1E21atoms/cm3。优选地，其中：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℃-800℃，采用纯N2氛围进行退火处理5min-10min，然后将至室温，结束生长。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AZO薄膜材料的势垒高度差更低，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ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜电流扩展层，来降低接触电阻，从而降低LE本文档来自技高网...

【技术保护点】
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℃‑1050℃，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，Al的组分控制在3％‑30％，Si掺杂浓度为1E19atoms/cm3‑1E21atoms/cm3。

【技术特征摘要】
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℃-1050℃，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，Al的组分控制在3％-30％，Si掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E21atoms/cm3。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H2气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1050℃-1150℃。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℃-620℃，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℃-1100℃，退火时间为5min-10min；退火完成后，将温度调节至900℃-1050℃，生长压力控制为400Torr-650Torr，继续通入TMGa，外延生长厚度为0.2μm-1μm的高温GaN缓冲层，其中，通入NH3和TMGa的摩尔量比为500-3000。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℃-1200℃，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持续生长1μm-3μm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℃-1200℃，保持反应腔压力为100Torr-600Torr，通入N...

【专利技术属性】
技术研发人员：林传强，
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