一種提高led器件光效的外延生長(zhǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種提升LED光效性能的外 延生長(zhǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前LED是一種固體照明，體積小、耗電量低使用壽命長(zhǎng)高亮度、環(huán)保、堅(jiān)固耐用 等優(yōu)點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者認(rèn)可，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模也在逐步擴(kuò)大。
[0003] 市場(chǎng)上對(duì)LED亮度和光效的需求與日倶增，現(xiàn)有技術(shù)的LED外延電子阻擋層 PAlGaN存在諸多缺點(diǎn)，Mg在AlGaN材料中激活能非常高，Mg的激活效率非常低，空穴濃度 低，空穴在高能帶的AlGaN材料中迀移率非常低，空穴的傳輸注入效率低下，由此導(dǎo)致LED 的發(fā)光效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是采用pAlGaN/InMgN/pInGaN超晶格層代替原來的 PAlGaN材料，有效的保留電子阻擋能力又能彌補(bǔ)和改善傳統(tǒng)電子阻擋層不足之處，大幅度 提升Mg的摻雜效率和激活效率，空穴濃度得到提升，LED亮度得到提升，更好地滿足市場(chǎng)的 需求。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高LED器件光效的外延生長(zhǎng)方法，包 括步驟：
[0006] 處理藍(lán)寶石襯底；
[0007] 生長(zhǎng)低溫緩沖層；
[0008] 低溫緩沖層退火處理；
[0009] 生長(zhǎng)不摻雜Si的N型GaN層；
[0010] 生長(zhǎng)第一摻雜Si的N型GaN層；
[0011] 生長(zhǎng)第二摻雜Si的N型GaN層；
[0012] 生長(zhǎng)發(fā)光層；
[0013] 生長(zhǎng)pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格層，包括以下步驟：
[0014] 生長(zhǎng)pAlGaN層：保持反應(yīng)腔壓力250-450mbar、溫度900-950 °C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、40-65sccm 的 TMGa、110-140L/min 的 H2、120-140sccm 的 TMA1、 1000_1800sccm 的 Cp2Mg，生長(zhǎng) 2_5nm 的 pAlGaN 層，Al 慘雜濃度 I X 102°_3X 102°atom/cm3， Mg 慘雜濃度 I X IO19-I X 102°atom/cm3;
[0015] 生長(zhǎng)plnN層：保持反應(yīng)腔壓力250-450mbar、溫度900-950 °C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、30-60sccm 的 TMIn、100-130L/min 的 N2、1000-1800sccm 的 Cp2Mg， 生長(zhǎng) 2_5nm 的 plnN 層，Mg 慘雜濃度 I X IO19-I X 102°atom/cm3;
[0016] 生長(zhǎng)plnGaN層：保持反應(yīng)腔壓力250-450mbar、溫度900-950 °C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、40-65sccm 的 TMGa、110-140L/min 的 H2、1000-1500sccm 的 TMIn、 1000_1800sccm 的 Cp2Mg，生長(zhǎng) 2_5nm 的 plnGaN 層，In 慘雜濃度 I X 1019-5 X 1019atom/cm3， Mg 慘雜濃度 I X IO19-I X 102°atom/cm3;
[0017] 生長(zhǎng)高溫?fù)诫sMg的P型GaN層；
[0018] 最后降溫至650-680°C，保溫20-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐 冷卻。
[0019] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格層為周期性生長(zhǎng)pAlGaN/pInN/ PlnGaN超晶格層，周期數(shù)為5-9。
[0020] 優(yōu)選地，所述處理藍(lán)寶石襯底，進(jìn)一步為，
[0021] 在1000-1100°C的的氫氣氣氛下，通入100_130L/min的H2,保持反應(yīng)腔壓力 100_300mbar，處理藍(lán)寶石襯底8-10分鐘。
[0022] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)低溫緩沖層，進(jìn)一步為，
[0023] 降溫至500-600 °C下，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為 10000-20000sccm 的 NH3、50-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)厚 度為20_40nm的低溫緩沖層。
[0024] 優(yōu)選地，所述低溫緩沖層退火處理，進(jìn)一步為，
[0025] 升高溫度1000-1100 °C下，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm的NH3、100-130L/min的H2、保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500°C，使得低溫緩沖 層腐蝕成不規(guī)則小島。
[0026] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)不摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為，
[0027] 升高溫度到1000-1200 °C，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、持續(xù)生長(zhǎng) 2-4 μ m 的不 摻雜Si的N型GaN層。
[0028] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)第一摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為，
[0029] 保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar、溫度1000-1200 °C不變，通入流量為 30000-60000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、20-50sccm 的 SiH4,持 續(xù)生長(zhǎng) 3-4 μ m 第一慘雜 Si 的 N 型 GaN 層，Si 慘雜濃度 5 X 1018atom/cm3_l X 1019atom/cm3。
[0030] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)第二摻雜Si的N型GaN層，進(jìn)一步為，
[0031] 保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar、溫度1000-1200 °C不變，通入流量為 30000-60000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、2-10sccm 的 SiH4,持 續(xù)生長(zhǎng) 200-400nm 第二摻雜 Si 的 N 型 GaN 層，Si 摻雜濃度 5 X 1017atom/cm3-l X 10lsatom/ cm3 〇
[0032] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)發(fā)光層，進(jìn)一步為，
[0033] 保持反應(yīng)腔壓力 300-400mbar、溫度 700-750°C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、1500-2000sccm 的 TMIn、100-130L/min 的 N2,生長(zhǎng)摻雜 In 的 2. 5-3. 5nmInxGa(l-x)N 層，其中 X 在 0· 20-0. 25 之間，發(fā)光波長(zhǎng) 450-455nm ;
[0034] 接著升高溫度750-850 °C，保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 N2,生長(zhǎng) 8-15nmGaN 層；
[0035] 然后重復(fù)生長(zhǎng)InxGa (1-x) N層，重復(fù)生長(zhǎng)GaN層，交替生長(zhǎng)InxGa (1-x) N/GaN發(fā)光 層，控制周期數(shù)為7-15。
[0036] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)高溫?fù)诫sMg的P型GaN層，進(jìn)一步為，
[0037] 保持反應(yīng)腔壓力400-900mbar、溫度950-1000°C，通入流量為50000-70000sccm的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、1000-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù)生長(zhǎng) 50-200nm 的高溫?fù)诫sMg的P型GaN層，Mg摻雜濃度I X IO19-I X 102°atom/cm3。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的提高LED器件光效的外延生長(zhǎng)方法，達(dá)到了如下 效果：
[0039] 本發(fā)明采用新的材料pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格層作為新的電子阻擋層，利 用In的原子活性減少M(fèi)g的激活能，提高M(jìn)g的激活效率，超晶格內(nèi)通過pInN的過渡實(shí)現(xiàn) pAlGaN向plnGaN能帶平滑過渡，解決了 pAlGaN和plnGaN晶格適配大導(dǎo)致接觸界面能帶差 高引起的空穴注入受到阻擋的問題，pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格層比傳統(tǒng)的pAlGaN、Mg的 激活效率提升，空穴濃度提高，空穴注入效率提高，LED器件的光效得到提升。
【附圖說明】
[0040] 此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā) 明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0041] 圖1為本發(fā)明的提高LED器件光效的外延生長(zhǎng)方法的流程圖；
[0042] 圖2為本發(fā)明的外延生長(zhǎng)方法制得的LED結(jié)構(gòu)；
[0043] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)外延生長(zhǎng)方法得到的LED結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 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)施本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目 的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
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