一种LED外延生长方法技术

本申请提供了一种LED外延生长方法，在多量子阱层上依次生长作为最后垒层的AlInGaN/GaN超晶格层、作为空穴注入层的InGaN:Mg/AlGaN:Mg超晶格层，作为电子阻挡层的AlGaN:Mg/GaN:Mg超晶格层，作为P型限制层的GaN:Mg/GaN超晶格，能够利用含Al材料的宽带隙以增加载流子的限制能力，避免过量电子泄露至P层，同时又利用含In材料对位错不敏感的特点，增加载流子的局域化作用，提高辐射复合效率；同时因超晶格层的晶格不匹配，在界面处易产生二维空穴气，借助二维空穴气，提高空穴横向扩展效率，进一步提高量子阱区域的空穴注入水平，降低LED的工作电压，提高LED的发光效率。

A LED epitaxial growth method

The invention provides a LED epitaxial growth method, in order to grow as the last barrier layer of AlInGaN/GaN superlattice layer, as the hole injection layer InGaN:Mg/AlGaN:Mg superlattice layer in multiple quantum well layer, the electron blocking layer AlGaN:Mg/GaN:Mg superlattice layer, as limiting layer of P type GaN:Mg/GaN superlattice, with wide band gap can be used Al material to increase the limited capacity of carriers, to avoid excess electrons leaked to the P layer, and the use of In containing materials dislocation insensitive features, increase the localization of carriers, improve the radiative recombination efficiency; at the same time because of superlattice layer lattice mismatch, easy to produce two-dimensional hole gas at the interface by using two-dimensional improve the hole hole gas, horizontal expansion efficiency, further improve the quantum well region hole injection level, reduce the working voltage of LED, improve the luminous efficiency of LED .

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延生长方法
本专利技术属于LED
，具体涉及一种LED外延生长方法。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光。为了提高LED的发光效率，必须降低LED的驱动电压，尤其是降低大电流下驱动电压，这也是市场的要求之一。但驱动电压一定程度上受到P层空穴迁移率的限制，注入的空穴浓度增加，发光层空穴和电子的复合效率增加，高光功率增加，P层空穴迁移率增加驱动电压才能降低。传统的LED结构外延生长方法，包括如下步骤：1、在温度为1050-1150℃，通入H2的条件下，对蓝宝石衬底进行退火处理；2、生长低温GaN成核层，并进行原位退火处理；3、生长低温GaN缓冲层；4、生长非掺杂GaN层；5、生长Si掺杂的N型GaN层；6、生长多量子肼层；7、生长P型AlGaN层；8、生长Mg掺杂的P型GaN层；9、生长p型GaN接触层；10、在温度为650-800℃、通入N2的条件下退火处理5-10min，降至室温，结束生长；外延结构经过清洗、沉积、光刻和刻蚀的半导体加工工艺制成单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED外延生长方法，以(0001)面蓝宝石作为衬底，采用金属有机化学气象沉积法(MOCVD)在所述衬底表面生长外延结构，其特征在于，包括：在温度为1050‑1150℃，氢气气氛下，处理所述衬底5‑10分钟；在500‑620℃，反应腔压力为400‑650Torr，通入NH3和TMGa的条件下生长厚度为20‑40nm的低温GaN成核层；在温度为900‑1050℃，反应腔压力为400‑650Torr，通入TMGa的条件下，生长厚度为0.2‑1um的GaN缓冲层；在温度为1050‑1200℃，反应腔压力为100‑500Torr，通入NH3和TMGa的条件下，生长厚度为1‑3um的非掺杂GaN层；在...

【技术特征摘要】
1.一种LED外延生长方法，以(0001)面蓝宝石作为衬底，采用金属有机化学气象沉积法(MOCVD)在所述衬底表面生长外延结构，其特征在于，包括：在温度为1050-1150℃，氢气气氛下，处理所述衬底5-10分钟；在500-620℃，反应腔压力为400-650Torr，通入NH3和TMGa的条件下生长厚度为20-40nm的低温GaN成核层；在温度为900-1050℃，反应腔压力为400-650Torr，通入TMGa的条件下，生长厚度为0.2-1um的GaN缓冲层；在温度为1050-1200℃，反应腔压力为100-500Torr，通入NH3和TMGa的条件下，生长厚度为1-3um的非掺杂GaN层；在温度为1050-1200℃，反应腔压力为100-600Torr，通入NH3、TMGa和SiH4的条件下，生长厚度为2-4um的Si掺杂的N型GaN层，Si掺杂浓度为8×1018-2×1019atoms/cm3；生长多量子阱层，所述多量子阱层包括交替生长的InyGa1-yN阱层和GaN垒层，交替周期为5-15个，其中，在温度为800-950℃，反应腔压力为100-500Torr，通入TEGa和SiH4的条件下生长单层厚度为2-5nm的所述InyGa1-yN阱层，其中，0.1≤y≤0.3；在温度为700-800℃，反应腔压力为100-500Torr，通入TEGa、TMIn及SiH4的条件下生长单层厚度为8-15nm的所述GaN垒层，所述垒层GaN进行Si掺杂，Si掺杂浓度为8×1016-6×1017atoms/cm3；生长总厚度为10-100nm的AlInGaN/GaN超晶格层，所述AlInGaN/GaN超晶格层包括交替生长的AlInGaN层和第一GaN层，交替周期控制1-50个；生长总厚度为20-100nm的InGaN:Mg/AlGaN:Mg超晶格层，所述InGaN:Mg/AlGaN:Mg超晶格层包括交替生长的InGaN:Mg层和第一AlGaN:Mg层，交替周期为1-50个；生长总厚度为20-100nm的AlGaN:Mg/GaN:Mg超晶格层作为电子阻挡层，所述AlGaN:Mg/GaN:Mg超晶格层包括交替生长的第二AlGaN:Mg层和第一GaN:Mg层，交替周期为1-50个；生长总厚度为10-100nm的GaN:Mg/GaN超晶格层作为P型限制层，所述GaN:Mg/GaN层超晶格层包括交替生长的第二GaN:Mg层和第二GaN层，交替周期为1-25个；在温度为850-1050℃，反应腔压力为100-500Torr，通入TEGa和CP2Mg的条件下，生长厚度为5-20nm的Mg:GaN层作为p型GaN接触层，其中Mg掺杂浓度为1019-1022atoms/cm3；在温度为650-800℃，纯氮气氛的条件下退火处理5-10min，然后降至室温，结束生长，外延结构经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等后续半导体加工工艺制成单颗芯片。2.根据权利要求1所述的LED外延生长方法，其特征在于，在所述低温GaN成核层生长接...

【专利技术属性】
技术研发人员：林传强，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