一種led電流擴(kuò)展層外延生長方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，依次包括：處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生長不摻雜GaN層、生長摻雜Si的N型GaN層、交替生長摻雜In的InxGa(1?x)N/GaN發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻，生長摻雜Si的N型GaN層后還包括生長SixAl(1?x)N/SiyGa(1?y)N超晶格層。本發(fā)明能夠使得LED的N層電流分布得到改善，進(jìn)而使得LED的發(fā)光強(qiáng)度得到改善，各方面性能得到提升。
【專利說明】
-種LED電流擴(kuò)展層外延生長方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及Lm)外延設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，設(shè)及一種Lm)電流擴(kuò)展層外延 生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前L邸是一種固體照明，體積小、耗電量低使用壽命長高亮度、環(huán)保、堅(jiān)固耐用等 優(yōu)點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者認(rèn)可，國內(nèi)生產(chǎn)Lm)的規(guī)模也在逐步擴(kuò)大；市場(chǎng)上對(duì)Lm)亮度和光效的 需求與日俱增，如何生長更好的外延片日益受到重視，因?yàn)橥庋訉泳w質(zhì)量的提高，L抓器 件的性能可W得到提升，LED的發(fā)光效率、壽命、抗老化能力、抗靜電能力、穩(wěn)定性會(huì)隨著外 延層晶體質(zhì)量的提升而提升。
[0003] 傳統(tǒng)的藍(lán)寶石Lm)外延生長的N層電流分布不均勻，導(dǎo)致電流擁擠N層阻值變高，導(dǎo) 致發(fā)光層電流分布不均勻發(fā)光效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題是提供了一種Lm)電流擴(kuò)展層外延生長方 法，其能夠使得LED的N層電流分布得到改善，進(jìn)而使得LED的發(fā)光強(qiáng)度得到改善，各方面性 能得到提升。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)有如下技術(shù)方案：
[0006] -種L抓電流擴(kuò)展層外延生長方法，依次包括:處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生 長不滲雜GaN層、生長滲雜Si的N型GaN層、交替生長滲雜In的InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層、生長P 型AlGaN層、生長滲雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻，其特征在于，所述生長滲雜Si的N型GaN層后 還包括生長SixAl (i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層，
[0007] 所述生長SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層進(jìn)一步為：
[000引保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 30000sccm-60000sccm 的畑3、100L/min-130L/min 的也、100sccm-200sccm 的TMAl、IOsccm-20sccm 的 SiEt,生長 51、41(1-、沖，5;[滲雜濃度1618日1:01113/畑13-5618日1:01113/畑13;
[0009] 保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度1000°c-1100°c，通入流量為 30000sccm-60000sccm 的NH3、200sccm-400sccm 的TMGa、100L/min-130L/min 的也、IOsccm-20sccm 的 SiH4,生長 SiyGa(I-Y)N 超晶格層，Si 滲雜濃度 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3;
[0010] 周期性生長SixAl(I-X)N和SiyGa(I-Y)N超晶格層，生長周期為10-20,生長SixAl(I-X)N 和SiyGa(I-Y)N超晶格層的順序可置換。
[0011] 優(yōu)選地，其中，所述處理襯底進(jìn)一步為:在iooo°c-ii〇(rc的也氣氛下，通入10化/ min-l 30L/min的也，保持反應(yīng)腔壓力IOOmbar-SOOmbar，處理藍(lán)寶石襯底Smin-IOmin。
[0012] 優(yōu)選地，其中，所述生長低溫緩沖層GaN進(jìn)一步為：降溫至500°C-60(rC，保持反應(yīng) 腔壓力 SOOmbar-GOOmbar，通入流量為 10000 3。。111-2〇00〇3。。1]1的畑3、5〇3。。111-10〇3。。1]1的 TMGa、100L/min-13化/min的也、在藍(lán)寶石襯底上生長厚度為20皿-40皿的低溫緩沖層GaN; 升高溫度至1000°C-1100°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為30000sccm-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的此、保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300s-500s，將低溫緩沖層 GaN腐蝕成不規(guī)則小島。
[0013] 優(yōu)選地，其中，所述生長不滲雜GaN層進(jìn)一步為:升高溫度到1000°C-120(rC，保持 反應(yīng)腔壓力 SOOmbar-GOOmbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、2〇Osccm-400sccm 的TMGa、100L/min-130L/min的出、持續(xù)生長2皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0014] 優(yōu)選地，其中，所述生長滲雜Si的N型GaN層進(jìn)一步為:保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變， 通入流量為300003。畑1-600003。畑1的畑3、2003。。111-4003。畑1的116日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的 出、20sccm-50sccm的SiH4,持續(xù)生長3皿-4皿滲雜Si的N型GaN，Si滲雜濃度祀18atoms/cm 3-lE19atoms/cm3;保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、 200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、2sccm-10sccm 的 SiH4,持續(xù)生長 200皿-400皿滲雜 Si 的 N型GaN，Si滲雜濃度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0015] 優(yōu)選地，其中，所述交替生長滲雜In的InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層進(jìn)一步為:保持反應(yīng) 腔壓力3〇〇mbar-400mbar、溫度 7〇0°C-75〇°C，通入流量為50000sccm-70000sccm的畑3、 20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min 的化，生長滲雜 In 的2.5nm-3.5nm 的 InxGa(I-X)N層，X = O. 20-0.25，發(fā)光波長450nm-455nm;接著升高溫度至 750 。(:-850°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為50000sccm-70000sccm的畑3、 20sccm-100sccm 的TMGa、100L/min-130L/min 的化，生長 Snm-15nm 的GaN層；重復(fù) IrixGa(I-X)N 的生長，然后重復(fù)GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為7-15個(gè)。
[0016] 優(yōu)選地，其中，所述生長P型AlGaN層進(jìn)一步為:保持反應(yīng)腔壓力SOOmbar-AOOmbar、 溫度900。0950。(：，通入流量為 50000sccm-70000sccm 的 NH3、30sccm-60sccm 的 TMGa、100L/ min-130L/min 的此、IOOsccm-130sccm 的TMAl、1000 sccm-1300sccm 的CpsMg,持續(xù)生長 50nm-IOOnm的 P型 AlGaN 層，Al 滲雜濃度化20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg 滲雜濃度化 19atoms/ cm3-lE20atoms/cm3。
[0017] 優(yōu)選地，其中，所述生長滲Mg的P型GaN層進(jìn)一步為：保持反應(yīng)腔壓力400mbar-900mbar、溫度 95(TC-100(rC，通入流量為 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、1000sccm-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù)生長 SOnm-IOOnm 的滲 Mg 的 P 型 GaN 層，Mg 滲雜濃度化 19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0018] 優(yōu)選地，其中，所述降溫冷卻進(jìn)一步為：降溫至650°C-68(rC，保溫20min-30min，接 著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)所述的方法，達(dá)到了如下效果：
[0020] 本發(fā)明L邸電流擴(kuò)展層外延生長方法中，采用新的材料SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶 格層，利用AlN的高能帶作為勢(shì)磊，阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁擠的 電子遇到AlN能帶的阻擋，適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散開來；同時(shí)SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層形成 高濃度的二維電子氣，二維電子氣的橫向遷移率很高，加速了電子的橫向擴(kuò)展，宏觀上電流 通過SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層時(shí)被有效地?cái)U(kuò)展開來，隨之改善的是發(fā)光層電流的分 布變得均勻，新材料的運(yùn)用使得LED發(fā)光強(qiáng)度變好，各方面性能能夠得到提升。
【附圖說明】
[0021] 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：
[0022] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中L邸外延層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2為對(duì)比實(shí)施例1中L邸外延層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 其中，1、襯底，2、低溫GaN緩沖層，3、U型GaN層，4、N型GaN層，5、SixAl (I-X)N, 6、 SiyGa(i-y)N，7、超晶格層，8、InxGa(l-x)N，9、GaN，10、發(fā)光層，ll、P型AlGaN，12、P型GaN。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 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W名 稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是W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，"禪接"一詞在此包含任何直接及間接的電性禪接 手段。因此，若文中描述一第一裝置禪接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性禪 接于所述第二裝置，或通過其他裝置或禪接手段間接地電性禪接至所述第二裝置。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W說明本申請(qǐng)的一般原則為目的， 并非用W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)。
[00%] 實(shí)施例1
[0027] 參見圖1，參見圖1，本發(fā)明運(yùn)用MOCVD來生長高亮度GaN基L抓外延片。采用高純此 或高純化或高純此和高純化的混合氣體作為載氣，高純N曲作為N源，金屬有機(jī)源=甲基嫁 (TMGa)作為嫁源，S甲基銅(TMIn)作為銅源，N型滲雜劑為硅烷(SiH4)，S甲基侶(TMAl)作 為侶源，P型滲雜劑為二茂儀（CPsMg),襯底為（OOOl)面藍(lán)寶石，反應(yīng)壓力在70mbar到 gOOmbar之間。具體生長方式如下：
[00%] -種L抓電流擴(kuò)展層外延生長方法，依次包括:處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生 長不滲雜GaN層、生長滲雜Si的N型GaN層、交替生長滲雜In的InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層、生長P 型AlGaN層、生長滲雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻，
[00巧]上述處理襯底進(jìn)一步為:在1000。(：-1100。(：的此氣氛下，通入10化/111111-13017111111 的出，保持反應(yīng)腔壓力IOOmbar-SOOmbar，處理藍(lán)寶石襯底Smin-IOmin。
[0030] 上述生長低溫緩沖層GaN進(jìn)一步為：降溫至500°C-60(rC，保持反應(yīng)腔壓力 SOOmbar-GOOmbar，通入流量為10000sccm-20000sccm 的NH3、50sccm-100sccm 的TMGa、IOOL/ min-13化/min的此、在藍(lán)寶石襯底上生長厚度為20nm-4化m的低溫緩沖層GaN;升高溫度至 1000°C-1100°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為30000sccm-40000sccm的 畑3、100L/min-130L/min的出、保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300S-500S，將低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī) 則小島。
[0031] 上述生長不滲雜GaN層進(jìn)一步為：升高溫度到1000°C-120(rC，保持反應(yīng)腔壓力 SOOmbar-GOOmbar，通入流量為30000 3。。111-4000〇3。。1]1的畑3、20〇3。。111-40〇3。。1]1的116日、 100L/min-130L/min的出、持續(xù)生長2皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0032] 上述生長滲雜Si的N型GaN層進(jìn)一步為：保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為 30000sccm-60000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、20sccm-50sccm的SiH4,持續(xù)生長3皿-4皿滲雜Si的N型GaN，Si滲雜濃度祀18atoms/cm3-化19atoms/ cm3;保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的畑3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min的出、2sccm-10sccm的SiH4，持續(xù)生長200皿-400皿滲雜Si的N型 GaN，Si滲雜濃度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0033] 上述生長滲雜Si的N型GaN層后還包括生長SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層，上述 生長SixAl (i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層進(jìn)一步為：
[0034] 保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 30000sccm-60000sccm 的畑3、100L/min-130L/min 的此、100sccm-200sccm 的TMAl、IOsccm-20sccm 的 SiH4,生長 51、41(1-、仲，5;[滲雜濃度1618日1:01113/畑13-5618日1:01113/畑13;
[00；3日]保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度lOOOr-llOOr，通入流量為 30000sccm-60000sccm 的NH3、200sccm-400sccm 的TMGa、100L/min-130L/min 的此、IOsccm-20sccm 的 SiH4,生長 SiyGa(I-Y)N 超晶格層，Si 滲雜濃度 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3;
[0036] 周期性生長SixAl(I-X)N和SiyGa(I-Y)N超晶格層，生長周期為10-20,生長SixAl(I-X)N 和SiyGa(I-Y)N超晶格層的順序可置換。
[0037] 上述交替生長滲雜In的InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層進(jìn)一步為：保持反應(yīng)腔壓力 300mbar-400mbar、溫度 70(TC-75(rC，通入流量為 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min的化，生長滲雜 In的 2.5nm-3.5nm的 InxGa(I-X)N層，X = 0.20-0.25，發(fā)光波長450nm-455nm;接著升高溫度至750 °C -850 °C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為50000sccm-70000sccm的畑3、20sccm-IOOsccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的化，生長加 m-15nm 的 GaN 層；重復(fù) InxGa(I-X)N 的生長， 然后重復(fù)GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為7-15個(gè)。
[0038] 上述生長P型AlGaN層進(jìn)一步為：保持反應(yīng)腔壓力200mbar-400mbar、溫度900°C-950°C，通入流量為50000sccm-70000sccm的N曲、30sccm-60sccm的TMGa、100L/min-130L/ min 的出、100sccm-130sccm的 TMAl、1000sccm-1300sccm的 CpsMg，持續(xù)生長50nm-100nm的 P 型 AlGaN層，Al滲雜濃度lE20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg滲雜濃度lE19atoms/cm 3-lE20atoms/cm3。
[0039] 上述生長滲Mg的P型GaN層進(jìn)一步為:保持反應(yīng)腔壓力400mbar-900mbar、溫度950 。(：-looor，通入流量為 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、1000sccm-3000sccm的 Cp2Mg，持續(xù)生長SOnm-IOOnm的滲 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 滲 雜濃度化 19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0040] 上述降溫冷卻進(jìn)一步為：降溫至650°c-68(rc，保溫20min-30min，接著關(guān)閉加熱系 統(tǒng)、關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。
[0041 ]本發(fā)明采用新的材料SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層，利用AlN的高能帶作為勢(shì) 磊，阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到AlN能帶的阻擋，適當(dāng) 的橫向擴(kuò)散開來;同時(shí)SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層形成高濃度的二維電子氣，二維電子 氣的橫向遷移率很高，加速了電子的橫向擴(kuò)展，宏觀上電流通過SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶 格層時(shí)被有效地?cái)U(kuò)展開來，隨之改善的是發(fā)光層電流的分布變得均勻，新材料的運(yùn)用使得 LED發(fā)光強(qiáng)度變好，各方面性能能夠得到提升。
[0042] 對(duì)比實(shí)施例1
[0043] 對(duì)比實(shí)施例1提供的傳統(tǒng)L邸外延層的生長方法為(外延層結(jié)構(gòu)參見圖2):
[0044] 1、在1000°C-1100°C的此氣氛下，通入100L/min-130L/min的此，保持反應(yīng)腔壓力 IOOmbar-SOOmbar，處理藍(lán)寶石襯底 Smin-I Omin。
[0045] 2、降溫至500-600 °C下，保持反應(yīng)腔壓力SOOmbar-GOOmbar,通入流量為 10000sccm-20000sccm 的 NH3、50sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、在藍(lán)寶石襯 底上生長厚度為20nm-40皿的低溫緩沖層GaN。升高溫度至1000°C-110(rC，保持反應(yīng)腔壓力 300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、100L/min-130L/min 的此、保持 溫度穩(wěn)定持續(xù)300S-500S，將低溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則小島。
[0046] 3、升高溫度到1000°C-1200°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、持續(xù)生長 2 皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0047] 4、保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、20sccm-50sccm 的 SiH4,持續(xù)生長 3 皿-4 皿滲雜 Si 的N型GaN，Si滲雜濃度祀18atoms/cm3-化19atoms/cm3aE19代表10的19次方，也就是10l 9， 祀18代表5 X 1〇18, W下表示方式W此類推）。
[004引 5、保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、2sccm-10sccm 的 SiH4,持續(xù)生長200nm-400nm 滲雜 Si 的 N型GaN，Si滲雜濃度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0049] 6、保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar、溫度700°C-750°C，通入流量為50000sccm- TOOOOsccm 的 NH3、20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min 的 N2，生長滲雜In的2.5nm-3.5nm 的 InxGa(I-X)N層，X = 0.20-0.25，發(fā)光波長450nm-455nm;接 著升高溫度至750°C-850°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為50000sccm-70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的N2，生長8nm-15nm的GaN層； 重復(fù)InxGa(I-X)N的生長，然后重復(fù)GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù) 為7-15個(gè)。
[00加]7、保持反應(yīng)腔壓力2001116日尸4001116日'、溫度900。(：-950。(：，通入流量為500003(3(3111-TOOOOsccm的NH3、30sccm-60seem的TMGa、100L/min-130L/min的出、IOOsccm-130sccm的 TMAl、1000sccm-1800sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長50nm-100nm的P型AlGaN層，Al滲雜濃度 化20atoms/cm 3-3E20atoms/cm3，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0051] 8、保持反應(yīng)腔壓力4001116日尸9001116日'、溫度950。(：-1000。(：，通入流量為500003。畑1- 700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。畑1的116日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的此、10003。畑1-30003。畑1的 CpsMg，持續(xù)生長50nm-200nm的滲 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-化 20atoms/ cm]。
[0化2] 9、最后降溫至650。(：-680。(：，保溫2〇111111-3〇111111，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、關(guān)閉給氣系 統(tǒng)，隨爐冷卻。
[0053]根據(jù)傳統(tǒng)的Lm)的生長方法(對(duì)比實(shí)施例1的方法）制備樣品1，根據(jù)本專利描述的 方法制備樣品2;樣品1和樣品2外延生長方法參數(shù)不同點(diǎn)在于本發(fā)明在生長滲雜Si的N型 GaN層后還包括生長SixAl (i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層，生長其它外延層生長條件完全一樣； 樣品I和樣品2在相同的前工藝條件下鍛口 O層約150nm，相同的條件下鍛Cr/Pt/Au電極約 15(K)nm，相同的條件下鍛保護(hù)層Si化約lOOnm，然后在相同的條件下將樣品研磨切割成63扣 m*635皿(25mil巧5mil)的忍片顆粒，然后樣品1和樣品2在相同位置各自挑選100顆晶粒，在 相同的封裝工藝下，封裝成白光LED。然后采用積分球在驅(qū)動(dòng)電流350mA條件下測(cè)試樣品1和 樣品2的光電性能。W下表1為發(fā)光層生長參數(shù)的對(duì)比表，表2為產(chǎn)品電性能參數(shù)的比較表 格。
[0054] 親1發(fā)化房牛長參敬的對(duì)比
[0化5]
[0056] 表2樣品1、2產(chǎn)品電性參數(shù)的比較
[0化71
[
[0059] 將積分球獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，參見表2,可見，本發(fā)明提供的生長方法L邸光 效變好，其它各項(xiàng)Lm)電性參數(shù)也變好。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了本發(fā)明提供的方案能夠提升Lm)產(chǎn) 品光效性能的可行性。
[0060] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)所述的方法，達(dá)到了如下效果：
[0061 ]本發(fā)明L邸電流擴(kuò)展層外延生長方法中，采用新的材料SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶 格層，利用AlN的高能帶作為勢(shì)磊，阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁擠的 電子遇到AlN能帶的阻擋，適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散開來；同時(shí)SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層形成 高濃度的二維電子氣，二維電子氣的橫向遷移率很高，加速了電子的橫向擴(kuò)展，宏觀上電流 通過SixAl(i-x)N/SiyGa(i-y)N超晶格層時(shí)被有效地?cái)U(kuò)展開來，隨之改善的是發(fā)光層電流的分 布變得均勻，新材料的運(yùn)用使得LED發(fā)光強(qiáng)度變好，各方面性能能夠得到提升。
[0062] 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請(qǐng)的實(shí)施例可提供為方法、裝置、或計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品。因此，本申請(qǐng)可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí) 施例的形式。而且，本申請(qǐng)可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī) 可用存儲(chǔ)介質(zhì)（包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等）上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品的形式。
[0063] 上述說明示出并描述了本申請(qǐng)的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本申請(qǐng) 并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí) 進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍，則都應(yīng)在本申 請(qǐng)所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，依次包括:處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生長 不摻雜GaN層、生長摻雜Si的N型GaN層、交替生長摻雜In的In xGa(1-x)N/GaN發(fā)光層、生長P型 AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻，其特征在于， 所述生長摻雜Si的N型GaN層后還包括生長SixAl (1-x)N/SiyGa(1-y)N超晶格層， 所述生長SixAl (1-x)N/SiyGa(1-y)N超晶格層進(jìn)一步為： 保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為30000sccm-60000sccm 的 NH3、100L/min_130L/min 的 H2、100sccm_200sccm 的 TMA1、10sccm_20sccm 的 SiH4，生長SixAl(l-x)N，Si慘雜濃度lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3; 保持反應(yīng)腔壓力150mbar-300mbar，保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm_400sccm的 TMGa、100L/min_130L/min的H2、10sccm_20sccm的 SiH4,生長 SiyGa(i-y)N 超晶格層，Si 慘雜濃度 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3; 周期性生長SixAl(1-x)N和SiyGa (1-y)N超晶格層，生長周期為10-20,生長SixAl(1- x)N和 SiyGa(i-y)N超晶格層的順序可置換。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述處理襯底進(jìn)一步為:在1000°C-1100°C的H2氣氛下，通入100L/min-130L/min的H 2， 保持反應(yīng)腔壓力l〇〇mbar-300mbar，處理藍(lán)寶石襯底8min-10min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述生長低溫緩沖層GaN進(jìn)一步為： 降溫至500°C-600°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為lOOOOsccm-200008(3〇11的順3、508(3〇11-1008(3〇]1的1]\^^、1001^/111；[11-1301^/111；[11的!12、在藍(lán)寶石襯底上生長厚 度為20nm_40nm的低溫緩沖層GaN; 升高溫度至1000°(：-1100°(：，保持反應(yīng)腔壓力30011^&^60011^&匕通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、100L/min-130L/min 的 H2、保持溫度穩(wěn)定持續(xù) 300s-500s，將低 溫緩沖層GaN腐蝕成不規(guī)則小島。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述生長不摻雜GaN層進(jìn)一步為：升高溫度到1000°(：-1200°(：，保持反應(yīng)腔壓力 30011^&1'-60011^&1'，通入流量為300008(3〇]1-400008(^1]1的冊(cè)3、2008(^1]1-4008(3〇]1的1]\16&、 100L/min-l 30L/min 的 H2、持續(xù)生長 2μπι-4μπι 的不摻雜 GaN 層。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述生長摻雜Si的N型GaN層進(jìn)一步為： 保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的 H2、20sccm-50sccm的 SiH4,持續(xù)生長 3μπι-4μπι 摻雜 Si 的 N型 GaN，Si摻雜濃度5E18atoms/cm3-lE19atoms/cm3;保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為 30000sccm-60000sccn^9NH3、200sccm-400sccn^9TMGa、100L/min-130L/mir^9H2、2sccm-lOsccm的 SiH4,持續(xù)生長200μπι-400μπι摻雜Si 的N型GaN，Si摻雜濃度5E17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述交替生長摻雜In的InxGa(1-x)N/GaN發(fā)光層進(jìn)一步為： 保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar、溫度700°C_750°C，通入流量為50000sccm- 70000sccn^9NH3、20sccm-40sccn^9TMGa、1500sccm-2000sccn^9TMIn、100L/min-130L/min 的 N2，生長摻雜In的 2 · 5nm-3 · 5nm 的 InxGa(i-X)N層，x = Ο · 20-0 · 25，發(fā)光波長450nm-455nm; 接著升高溫度至750°C_850°C，保持反應(yīng)腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為 500008(：〇11-700008(3〇]1的順3、208(3〇11-1008(3〇]1的1]\^&、1001^/111；[11-1301^/111；[11的犯，生長811111-15nm 的 GaN 層； 重復(fù)InxGa(1-X)N的生長，然后重復(fù)GaN的生長，交替生長In xGa(1-x)N/GaN發(fā)光層，控制周 期數(shù)為7-15個(gè)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述生長P型AlGaN層進(jìn)一步為： 保持反應(yīng)腔壓力200mbar-400mbar、溫度900°C_950°C，通入流量為50000sccm-70000sccn^9NH3、30sccm-60sccn^9TMGa、100L/min-130L/mir^9H2、100sccm-130sccn^9 TMAl、1000sccm-1300sccm的 Cp2Mg，持續(xù)生長50nm-100nm 的 P型 AlGaN 層，A1 摻雜濃度 lE20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg 慘雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述生長摻Mg的P型GaN層進(jìn)一步為： 保持反應(yīng)腔壓力400mbar-900mbar、溫度950°C-1000°C，通入流量為50000sccm-70000sccn^9NH3、20sccm-100sccn^9TMGa、100L/min-130L/mir^9H2、1000sccm-3000sccn^9 Cp2Mg，持續(xù)生長50nm-100nm的慘 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 慘雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/ cm3。9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8之任一所述LED電流擴(kuò)展層外延生長方法，其特征在于， 所述降溫冷卻進(jìn)一步為：降溫至650°C_680°C，保溫20min-30min，接著關(guān)閉加熱系統(tǒng)、 關(guān)閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK105845788SQ201610216722
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】張宇, 苗振林, 徐平
【申請(qǐng)人】湘能華磊光電股份有限公司