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一種led外延生長(zhǎng)方法_2

文檔序號(hào):9305692閱讀:來源:國(guó)知局
xGa(I-X)N層,其中,所述X取值為0-1,所述 AlGaN層厚度為3-5ym。
[0044] 進(jìn)一步地,其中,所述通入氫氣、氨氣、TMGa源及SiH4源,在所述AlGaN層上生長(zhǎng) 摻雜Si的N型GaN層,進(jìn)一步包括:
[0045] 保持溫度在1000-1100 °C、反應(yīng)腔壓力維持在150-300mbar的條件下,通入 50-90L/min的氫氣、40-60L/min的氨氣、200-300sccm的TMGa源及 20-50sccm的SiH4 源, 持續(xù)40-50分鐘生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN,其中,Si摻雜濃度為5E+18至1E+19,所述摻雜Si 的N型GaN厚度為2-4ym。
[0046] 進(jìn)一步地,其中,所述有源層MQW包括周期生長(zhǎng)出的InGaN層和GaN層,其中,
[0047] 所述在所述摻雜Si的N型GaN層上生長(zhǎng)有源層MQW,進(jìn)一步包括:
[0048] 維持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750°C,通入50-90L/min的氮?dú)狻?40-60L/min的氨氣、10-50sccm的TMGa源及 1000-2000sccm的TMIn源,生長(zhǎng)摻雜In的 InGaN層,其中,
[0049] 所述11163~層為11?63(110層,所述1 = 〇.15-〇.25,111摻雜濃度比+2〇-3£+2〇, 所述InGaN層厚度為3-4nm;
[0050] 升溫至 800-850 °C,通入 50-90L/min的氮?dú)狻?0-60L/min的氨氣及 10-50sccm的 TMGa源,生長(zhǎng)GaN層,其中,所述GaN層厚度為10-15nm;
[0051] 之后,周期性交替生長(zhǎng)InGaN層和GaN層形成有源層MQW,周期數(shù)為10-15。
[0052] 進(jìn)一步地,其中,在所述有源層MQW上生長(zhǎng)P型AlGaN層,進(jìn)一步包括:
[0053] 在溫度為850-950°C、反應(yīng)腔壓力維持在200-400mbar的條件下,通入50-90L/ min的氮?dú)狻?0-60L/min的氨氣及50-100sccm的TMGa源,持續(xù)5-10分鐘生長(zhǎng)P型AlGaN 層,其中,所述P型AlGaN層厚度為50-100nm,Al摻雜濃度為1E+20-3E+20,Mg摻雜濃度為 5E+18-1E+19。
[0054] 進(jìn)一步地,其中,所述在所述P型AlGaN層上生長(zhǎng)摻鎂的P型GaN層,進(jìn)一步包括:
[0055] 在溫度為950-1000°C、維持反應(yīng)腔壓力在200-600mbar的條件下,通入50-90L/ min的氮?dú)狻?0-60L/min的氨氣及50-100sccm的TMGa源,持續(xù)20-30分鐘生長(zhǎng)摻鎂的P型 GaN層,其中,所述摻鎂的P型GaN層厚度為100-300nm,Mg摻雜濃度1E+19-1E+20。
[0056] 進(jìn)一步地,其中,所述降溫并在爐內(nèi)冷卻,進(jìn)一步包括:
[0057] 降溫至700-800°C,只通入100_150L/min的氮?dú)?,保?0-30min,之后在爐內(nèi)冷卻 得到LED外延層。
[0058] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本申請(qǐng)所述的LED外延生長(zhǎng)方法,具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0059] (1)本專利發(fā)明采用新的AlN、AlGaN材料,采用了新的材料以及生長(zhǎng)工藝,通過本 方案的外延方法,制得新型的LED芯片。因?yàn)锳lN和藍(lán)寶石基板Al2O3的失配度約2%,GaN 和藍(lán)寶石基板Al2O3晶格失配14%。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)的原來的低溫GaN、2DGaN材料、3DGaN 材料,本發(fā)明利用AlN和藍(lán)寶石基板A1203晶格失配小以及AlGaN材料和A1N、GaN晶格失 配小的優(yōu)點(diǎn),通過減少晶格失配產(chǎn)生的位錯(cuò),降低外延層位錯(cuò)密度,提高外延層晶體質(zhì)量。
[0060] (2)又由于外延層位錯(cuò)密度小,本發(fā)明制得的LED器件在>2KV的靜電高壓下,提供 漏電通道減少,被擊穿的概率就相應(yīng)地變小,由此提升了抗靜電能力。該方法制得的LED器 件的漏電減少、抗靜電能力提升,相應(yīng)地就提升了LED的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0061] 當(dāng)然,實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0062] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解,構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分,本申 請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng),并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0063] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LED外延生長(zhǎng)制得LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0064] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的LED外延生長(zhǎng)流程圖;
[0065] 圖3是本發(fā)明的LED外延生長(zhǎng)流程圖;
[0066] 圖4是本發(fā)明的LED外延生長(zhǎng)制得LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0067] 如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)可理解,硬件制造商可能會(huì)用不同名詞來稱呼同一個(gè)組件。本說明書及權(quán)利要求并不以 名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式,而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在 通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的"包含"為一開放式用語,故應(yīng)解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內(nèi),本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所 述技術(shù)問題,基本達(dá)到所述技術(shù)效果。此外,"耦接"一詞在此包含任何直接及間接的電性 耦接手段。因此,若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置,則代表所述第一裝置可直接電 性耦接于所述第二裝置,或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說 明書后續(xù)描述為實(shí)施本申請(qǐng)的較佳實(shí)施方式,然所述描述乃以說明本申請(qǐng)的一般原則為目 的,并非用以限定本申請(qǐng)的范圍。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0068] 傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)參見圖1,而傳統(tǒng)LED結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)流程圖見圖2所述,具體步驟如 下:
[0069] 步驟201、高溫處理藍(lán)寶石襯底11。
[0070] 在900-1100°C,反應(yīng)腔壓力維持在100_200mbar的條件下,通入50-100L/min的氫 氣高溫處理藍(lán)寶石襯底5-10分鐘。
[0071] 步驟202、生長(zhǎng)低溫緩沖層GaN12。
[0072] 降溫至500-650°C下,反應(yīng)腔壓力維持在300-600mbar,通入50-90L/min的氫氣、 40_60L/min的氨氣、50-100sccm的TMGa源在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)厚度為30_60nm的低溫緩 沖層GaN。
[0073] 步驟 203、生長(zhǎng) 3DGaN層 13。
[0074] 升高溫度到850-1000 °C,反應(yīng)腔壓力維持在300-600mbar,通入50-90L/min的氫 氣、40-60L/min的氨氣、200-300sccm的TMGa源持續(xù)生長(zhǎng) 1-2ym的 3DGaN層。
[0075] 步驟 204、生長(zhǎng) 2DGaN層 14。
[0076] 升高溫度到1000-1100°C,反應(yīng)腔壓力維持在300-600mbar,通入50-90L/min的氫 氣、40-60L/min的氨氣、300-400sccm的TMGa源持續(xù)生長(zhǎng) 2-3ym的 2DGaN層。
[0077] 步驟205、生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN15。
[0078] 然后保持溫度到1000-1100°C,反應(yīng)腔壓力維持在150-300mbar,通入50-90L/min 的氫氣、40-60L/min的氨氣、200-300sccm的TMGa源、20-50sccm的SiH4源,持續(xù)生長(zhǎng)摻雜 Si的N型GaN,Si摻雜濃度5E+18至1E+19,總厚度控制在2-4ym。
[0079] 步驟206、生長(zhǎng)有源層MQW16。
[0080] 周期性生長(zhǎng)有源層MQW:反應(yīng)腔壓力維持在300-400mbar,溫度控制在700-750°C, 通入 50-90L/min的氮?dú)狻?0-60L/min的氨氣、10-50sccm的TMGa源、1000-2000sccm的 TMIn源,生長(zhǎng)摻雜In的InGaN層 161,即 3-4nm的InxGa(1-x)N(X=0? 15-0. 25)層,In摻 雜濃度1E+20-3E+20,然后升溫800-850°C,通入50-90L/min的氮?dú)狻?0-60L/min的氨氣、 10-50sccm的TMGa源,生長(zhǎng)10-15nmGaN層162。接著InxGa(1-x)N和GaN按照此方法交替 生長(zhǎng),周期數(shù)為10-15。
[0081] 其中,有源層MQW16為L(zhǎng)ED芯片的發(fā)光層。
[0082] 步驟 207、生長(zhǎng)P型AlGaN層 17
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