一种氮化物发光二极管的制备方法技术

本申请公开了一种氮化物发光二极管的制备方法，依次包括：处理蓝宝石衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长第一半导体层、生长第二半导体层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中生长第一半导体层为生长形成V型坑的GaN层，生长第二半导体层为生长掺碳、氢和氧的GaN层。本发明专利技术通过引入第一半导体层和第二半导体层来改善Droop现象，进而提升LED的发光效率，并提升抗静电能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物发光二极管的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，具体涉及一种氮化物发光二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light
‑
Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当LED有电流流过时，LED中的电子与空穴在其多量子阱内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，除了目前已被广泛用作室内外照明，还被广泛应用于交通信号灯、汽车灯、室内外照明和显示屏。
[0003]随着LED产业的持续发展，Efficience Droop现象，即随着注入电流的增加，LED的发光效率持续下降的问题制约了LED的应用。
[0004]为解决这一问题，可以在外延层中设计V型坑(V
‑
Pits)以提升电子空穴注入效率，促进电子空穴复合，从而提高光效，改善Droop现象。然而V型坑也带来负面影响，例如，电子空穴容易在穿透位错区域发生非辐射复合，从而影响发光效率。
[0005]因此，急需研发新的LED制作方法来改善Droop现象，进而提升LED的发光效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术通过采用新的LED制备方法来改善Droop现象，进而提升LED的发光效率，并提升抗静电能力。
[0007]本专利技术的氮化物发光二极管的制备方法，依次包括：处理蓝宝石衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长第一半导体层、生长第二半导体层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却，其中，
[0008]所述生长第一半导体层为生长形成V型坑的GaN层，具体为：
[0009]将反应腔压力控制在300
‑
320mbar，通入NH3、TMGa以及H2，生长厚度为20
‑
40nm的形成V型坑的GaN层，所述V型坑的密度为6E8
‑
8E8/cm2，生长过程中先控制反应腔温度从1020℃逐渐降低至900℃，再控制反应腔温度从900℃逐渐升高至1100℃；
[0010]所述生长第二半导体层为生长掺碳、氢和氧的GaN层，具体为：
[0011]保持反应腔压力不变，反应腔温度控制在900
‑
1000℃，通入NH3、TMGa、O2以及H2生长厚度为200
‑
300nm的掺碳、氢和氧的GaN层，生长过程中控制掺碳和氢原子摩尔比从4：1逐渐减少至4：5，同时控制掺碳和氧原子摩尔比从2：5逐渐增加至7：2。
[0012]优选地，所述处理蓝宝石衬底的具体过程为：
[0013]在1000℃
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。
[0014]优选地，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：
[0015]降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温GaN缓冲层；
[0016]升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑
130L/min的H2，保温300
‑
500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。
[0017]优选地，所述生长非掺杂GaN层的具体过程为：
[0018]升高温度到1000
‑
1200℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，持续生长2
‑
4μm的非掺杂GaN层。
[0019]优选地，所述生长掺杂Si的n型GaN层的具体过程为：
[0020]保持反应腔压力300
‑
600mbar，保持温度1000
‑
1200℃，通入流量为30000
‑
60000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2及20
‑
50sccm的SiH4，持续生长3m
‑
4μm掺杂Si的n型GaN层，其中，Si掺杂浓度5E18
‑
5E19atoms/cm3。
[0021]优选地，所述生长多量子阱层的具体过程为：
[0022]将反应腔压力控制在300
‑
320mbar，降低反应腔温度至620℃
‑
640℃，通入N2、NH3、TMGa以及TMIn，生长厚度为3nm
‑
4nm的所述In
x
Ga
(1
‑
x)
N阱层，其中，x＝0.15
‑
0.25；
[0023]控制反应腔压力不变，升高反应腔温度至800℃
‑
820℃，通入N2、NH3、TMGa，生长厚度为8nm
‑
10nm的GaN垒层；
[0024]周期性依次进行生长In
x
Ga
(1
‑
x)
N阱层和GaN垒层的步骤，周期数为2
‑
14个。
[0025]优选地，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：
[0026]在温度为900
‑
950℃，反应腔压力为200
‑
400mbar，通入50000
‑
70000sccm的NH3、30
‑
60sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2、100
‑
130sccm的TMAl、1000
‑
1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层，所述AlGaN层的厚度为40
‑
60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19
‑
1E20atoms/cm3。
[0027]优选地，所述生长掺杂Mg的P型GaN层的具体过程为：
[0028]保持反应腔压力400
‑
900mbar、温度950
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化物发光二极管的制备方法，其特征在于，依次包括：处理蓝宝石衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长第一半导体层、生长第二半导体层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却，其中，所述生长第一半导体层为生长形成V型坑的GaN层，具体为：将反应腔压力控制在300
‑
320mbar，通入NH3、TMGa以及H2，生长厚度为20
‑
40nm的形成V型坑的GaN层，所述V型坑的密度为6E8
‑
8E8/cm2，生长过程中先控制反应腔温度从1020℃逐渐降低至900℃，再控制反应腔温度从900℃逐渐升高至1100℃；所述生长第二半导体层为生长掺碳、氢和氧的GaN层，具体为：保持反应腔压力不变，反应腔温度控制在900
‑
1000℃，通入NH3、TMGa、O2以及H2生长厚度为200
‑
300nm的掺碳、氢和氧的GaN层，生长过程中控制掺碳和氢原子摩尔比从4：1逐渐减少至4：5，同时控制掺碳和氧原子摩尔比从2：5逐渐增加至7：2。2.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管的制备方法，其特征在于，在1000
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。3.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管的制备方法，其特征在于，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温GaN缓冲层；升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑
130L/min的H2，保温300
‑
500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。4.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管的制备方法，其特征在于，所述生长非掺杂GaN层的具体过程为：升高温度到1000
‑
1200℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，持续生长2
‑
4μm的非掺杂GaN层。5.根据权利要求1所述的氮化物发光二极管的制备方法，其特征在于，所述生长掺杂Si的n型GaN层的具体过程为：保持反应腔压力300
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600mbar，保持温度1000
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1200℃，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，唐海马，
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：