LED外延P层生长方法技术

本申请公开了一种LED外延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、生长发光层、生长P型AlGaN层、生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层、降温冷却。如此方案，将P层设计为Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层，使得整个p层Mg的激活效率大幅度提升，随之空穴浓度提升，改变以往传统p层低Mg掺杂效率、低空穴浓度的状况，使得使得LED的电压降低，亮度得到明显提升，抗静电良率也得到提高。

【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P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；市场上对LED亮度和光效的需求与日俱增，客户关注的是LED更省电，亮度更高、光效更好，这就为LED外延生长提出了更高的要求；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，因此，LED亮度的提升一直受到限制。
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P层生长方法，将P层设计为Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层，可以大幅度提升Mg的掺杂效率和激活效率，使得空穴浓度得到提升，随之LED的亮度得到进一步提升，更好地满足市场的需求。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P层生长方法，其特征在于，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、生长发光层、生长P型AlGaN层、生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层、降温冷却，所述生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层为：保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度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、10sccm-30sccm的SiH4，生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层，具体为：保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg、10sccm-30sccm的SiH4，生长厚度为2nm-10nm的Si3N2层；保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg，生长厚度为2nm-10nm的Mg2N3层；保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度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，生长厚度为2nm-10nm的pGaN层，其中，Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3；重复周期性生长所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层，周期数为10-20，其中，所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层的生长顺序可以任意调换。优选地，其中：所述处理衬底，具体为：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，具体为：降低温度至500℃-600℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为10000sccm-20000sccm 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 NH3以及100L/min-130L/min的H2，保持温度稳定，将所述低温缓冲层GaN进行退火处理300s-500s。优选地，其中：优选地，其中：所述生长不掺杂GaN层，具体为：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，持续生长厚度为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，具体为：保持反应腔温度为1000℃-1200℃，保持反应腔压力为300mbar-600mbar，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5E19atoms/cm3-1E20atoms/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200nm-400nm掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度5E18atoms/cm3-1E19atoms/cm3。优选地，其中：所述生长发光层，具体为：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的厚度为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，具体为：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：所述降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延P层生长方法，其特征在于，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、生长发光层、生长P型AlGaN层、生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层、降温冷却，所述生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层为：保持反应腔压力400mbar‑900mbar、保持温度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、10sccm‑30sccm的SiH4，生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层，具体为：保持反应腔压力400mbar‑900mbar、保持温度950℃‑1000℃，通入流量为50000sccm‑70000sccm的NH3、100L/min‑130L/min的H2、1000sccm‑3000sccm的Cp2Mg、10sccm‑30sccm的SiH4，生长厚度为2nm‑10nm的Si3N2层；保持反应腔压力400mbar‑900mbar、保持温度950℃‑1000℃，通入流量为50000sccm‑70000sccm的NH3、100L/min‑130L/min的H2、1000sccm‑3000sccm的Cp2Mg，生长厚度为2nm‑10nm的Mg2N3层；保持反应腔压力400mbar‑900mbar、保持温度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，生长厚度为2nm‑10nm的pGaN层，其中，Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3‑1E20atoms/cm3；重复周期性生长所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层，周期数为10‑20，其中，所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层的生长顺序可以任意调换。...

【技术特征摘要】
1.一种LED外延P层生长方法，其特征在于，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、生长发光层、生长P型AlGaN层、生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层、降温冷却，所述生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层为：保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度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、10sccm-30sccm的SiH4，生长Si3N2/Mg2N3/pGaN超晶格层，具体为：保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg、10sccm-30sccm的SiH4，生长厚度为2nm-10nm的Si3N2层；保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度950℃-1000℃，通入流量为50000sccm-70000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg，生长厚度为2nm-10nm的Mg2N3层；保持反应腔压力400mbar-900mbar、保持温度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，生长厚度为2nm-10nm的pGaN层，其中，Mg的掺杂浓度为1E19atoms/cm3-1E20atoms/cm3；重复周期性生长所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层，周期数为10-20，其中，所述Si3N2层、所述Mg2N3层和所述pGaN层的生长顺序可以任意调换。2.根据权利要求1所述LED外延P层生长方法，其特征在于，所述处理衬底，具体为：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P层生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲层，具体为：降低温度至500℃-600℃，保持反应腔压力300mbar-600mbar，通入流量为10000sccm-20000sccm 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 NH3以及100L/min-130L/min的H2，保持温度稳定，将所述低温缓冲层GaN进行退火处理300s-500s。4.根据权利要求1所述LED外延P层生长方法，其特征在于，所述生长不...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，
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