一種電流擴(kuò)展層的生長方法及含此結(jié)構(gòu)的led外延結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電流擴(kuò)展層的生長方法，包括周期性生長4?10個(gè)單件，所述單件由下至上依次包括P型InGaN層和SixAl(1?x)N層或者SixAl(1?x)N和P型InGaN層。本發(fā)明還公開了一種包括上述電流擴(kuò)展層的LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用電流擴(kuò)展層，利用GaN的高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到GaN能帶的阻擋適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散開來；同時(shí)電流擴(kuò)展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，宏觀上電流通過電流擴(kuò)展層時(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，從而使得LED各方面的性能能夠得到提升。
【專利說明】
-種電流擴(kuò)展層的生長方法及含此結(jié)構(gòu)的LED外延結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及Lm)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種電流擴(kuò)展層的生長方法及含此結(jié)構(gòu)的LED 外延結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，L抓是一種固體照明，具有體積小、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)，深受廣大消費(fèi)者的喜歡。隨著國內(nèi)生產(chǎn)Lm)的規(guī)模逐步擴(kuò)大的同時(shí)，市場上 對LED光效的需求與日俱增。
[0003] 現(xiàn)有的L邸外延結(jié)構(gòu)的生長方法(其結(jié)構(gòu)詳見圖1)包括如下步驟：
[0004] 第一步、在1000-1100°C的氨氣氣氛下，通入100-13化/min的也，保持反應(yīng)腔壓力 100-300mbar (氣壓單位），處理藍(lán)寶石襯底1，處理時(shí)間為5-10分鐘；
[0005] 第二步、降溫至500-600°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為10000- 20000sccm(sccm 指標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘）的 NH3、50-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的也，在藍(lán)寶 石襯底1上生長厚度為20-40nm的低溫緩沖層2;
[0006] 第^步、升高溫度至1000-1100°(：，保持反應(yīng)腔壓力為300-60011163'，通入流量為 30000-40000sccm的NH3、100-130L/min的也、保持溫度穩(wěn)定持續(xù)300-500°C，將低溫緩沖層2 腐蝕成不規(guī)則小島；
[0007] 第四步、升高溫度至1000-1200°c，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的也、持續(xù)生長厚度為 2-4 皿的 不滲雜GaN層3;
[000引第五步、生長滲雜Si的N型GaN層4,所述滲雜Si的N型GaN層4由下至上依次包括第 一層W及第二層，所述第一層的生長過程具體是:保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為 30000-60000sccm 的畑3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的也、20-50sccm 的 SiH4，持續(xù)生 長厚度為3-4WI1的第一層，其中：Si的滲雜濃度為祀18-lE19atoms/cm3;所述第二層的生長 過程具體是:保持反應(yīng)腔壓力、溫度不變，通入流量為30000-60000sccm的畑3、200-400sccm 的TMGa、100-130L/min的也、2-lOsccm的Si也持續(xù)生長厚度為200-400nm的第二層，其中：Si 的滲雜濃度為祀17-lE18atoms/cm3;
[0009] 第六步、生長發(fā)光層5,所述發(fā)光層包括周期性生長7-15個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層由 下至上依次包括InxGa(i-x)層5.1和GaN層5.2，所述InxGa(i-x)層5.1的具體生長過程是:保持 反應(yīng)腔壓力為300-400mbar、溫度為700-750°C，通入流量為50000-70000sccm的畑3、20- 40sccm 的 TMGa、1500-2000sccm 的 TMIn、100-130L/min 的化，生長厚度為 2.5-3.5nm 的滲雜 In 的InxGa(i-x)N層，其中：x = 0.20-0.25，發(fā)光波長450-455nm;所述GaN層5.2的生長過程具體 是:升高溫度至750-850°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 N2,生長厚度為 8-15nm 的 GaN 層；
[0010] 第屯步、保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950°C，通入流量為50000- TOOOOsccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的出、100-130sccm的TMA1、1000- 1300sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層6,其中：A1的滲雜濃度為化20- 3E20atoms/cm3，Mg 的滲雜濃度為 lE19-lE20atoms/cm3;
[0011] 第八步、保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000°C，通入流量為50000- TOOOOsccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的出、1000-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù)生長 厚度為50-200nm的滲儀的P型GaN層7,其中：Mg的滲雜濃度為化19-lE20atoms/cm3;
[0012] 第九步、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。
[0013] 現(xiàn)有的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。
[0014] 因此，行業(yè)內(nèi)急需一種新的L邸外延結(jié)構(gòu)W及生長方法W解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明公開了一種電流擴(kuò)展層的生長方法，包括周期性生長4-10個(gè)單件，所述單 件由下至上依次包括P型InGaN層和SixAl(i-x)N層或者SixAl(i-x)N和P型InGaN層：
[0016] 所述P型InGaN層的生長步驟具體是:保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950- 1000°C，通入流量為 50000-55000sccm 的 NH3、50-70sccm 的 TMGa、90-110L/min 的此、1200- HOOsccm的TMInW及900-1000sccm的Cp2Mg，生長厚度為4-7nm的P型InGaN層，其中：In的滲 雜濃度為 3E19-4E19atom/cm3，Mg 的滲雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3;
[0017] 所述SixAl(i-x)N層的生長步驟具體是：保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為 950-1000°C，通入流量為 50000-55000sccm 的 NH3、90-110L/min 的此、100-200sccm 的 TMA1、 20-30sccm的SiH4生長厚度為10-20nm的SixAl(i-x)N層，其中：Si的滲雜濃度為1618- 5E18atom/cm3。
[0018] W上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述電流擴(kuò)展層的生長之前還包括：
[0019] 步驟S1、在1000-1100°c的的氨氣氣氛下，通入100-13化/min的此，保持反應(yīng)腔壓 力100-300mbar，處理藍(lán)寶石襯底5-10分鐘；
[0020] 步驟S2、降溫至500-600°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為10000- 20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGaW及100-130L/min的此，在藍(lán)寶石襯底上生長厚度為 20-40nm的低溫緩沖層；
[0021] 步驟S3、升高溫度至1000-1100°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm的畑3^及100-130L/min的此，保持溫度為300-500°C，將低溫緩沖層腐蝕 成不規(guī)則小島；
[0022] 步驟S4、升高溫度至1000-1200°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGaW 及 100-130L/min 的出，持續(xù)生長厚度為 2-4μπι 的不滲雜GaN層；
[0023] 步驟S5、保持反應(yīng)腔壓力和溫度不變，通入流量為30000-60000sccm的N曲、200- 400sccm的TMGa、100-130L/min的此W及20-50sccm的SiH4,持續(xù)生長厚度為3-4皿的滲雜Si 的N型GaN單層，其中：Si的滲雜濃度為祀18-化19atom/cm3。
[0024] W上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述電流擴(kuò)展層的生長之后還包括：
[0025] 步驟D1、生長發(fā)光層，發(fā)光層包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù)合層，所述復(fù)合層由下至上 依次包括InxGa(i-x)N層和GaN層，所述InxGa(i-x)N層的生長過程是:保持反應(yīng)腔壓力為300- 400mbar、溫度為 700-750°C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、1500- 2000sccm 的 TMIn W 及 100-130L/min 的化，生長滲雜 In 的厚度為 2.5-3.5nm 的 InxGa(i-x)N 層， 其中：x = 0.20-0.25，發(fā)光波長為450-455皿;所述GaN層的生長過程是:升高溫度至750-850 °C，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的 TMGa W及100-130L/min的化，生長厚度為8-15nm的GaN層；
[00%] 步驟D2、保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950°C，通入流量為50000- TOOOOsccm 的 NH3、30-60sccm 的 TMGa、100-130L/min 的出、100-130sccm 的 TMA1W 及 1000- 1300sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層，其中：A1的滲雜濃度為1E20- 3E20atom/cm3，Mg 的滲雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3;
[0027] 步驟D3、保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000°C，通入流量為50000- TOOOOsccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的出 W 及 1000-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù) 生長厚度為50-200nm的滲儀的P型GaN層，其中：Mg的滲雜濃度為化19-lE20atom/cm3;
[0028] 步驟D4、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。
[0029] 本發(fā)明還公開了一種L邸外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)包括電流擴(kuò)展層，所述電流擴(kuò)展 層包括4-10個(gè)單件，所述單件由下至上依次包括P型InGaN層和SixAl (i-x)N層或者SixAl (i-x)N 和P型InfeiN層；
[0030] 所述P型InGaN層的厚度為4-7nm，所述SixAl(i-x)N層的厚度為10-20nm。
[0031] W上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述電流擴(kuò)展層之下由下至上依次包括藍(lán)寶石襯底、低 溫緩沖層、不滲雜GaN層和滲雜Si的N型GaN單層；
[0032] 所述低溫緩沖層的厚度為20-40nm，所述低溫緩沖層被腐蝕成不規(guī)則小島；
[0033] 所述不滲雜GaN層的厚度為2-4皿；
[0034] 所述滲雜Si的N型GaN單層的厚度為3-4皿。
[0035] W上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述電流擴(kuò)展層之上還包括發(fā)光層、P型AlGaN層W及滲 儀的P型GaN層，所述發(fā)光層包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù)合層，所述復(fù)合層由下至上依次包括 InxGa(i-x)N層和GaN層，所述InxGa(i-x)N層的厚度為2.5-3.5nm，所述GaN層的厚度為8-15nm;
[0036] 所述P型GaN層的厚度為50-100nm;
[0037] 所述滲儀的P型GaN層的厚度為50-200nm。
[0038] 應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有W下效果：
[0039] 1、采用電流擴(kuò)展層(采用新的材料pInGaN/SixAl(i-x)N形成的超晶格層），利用GaN 的高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到GaN能 帶的阻擋適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散開來；同時(shí)電流擴(kuò)展層(pInGaN/SixAl(i-x)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，宏觀上電流通過電 流擴(kuò)展層(pInGaN/SixAl(i-x)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，從而使得LED各方面的性能能夠得到提升。
[0040] 2、本發(fā)明方法工藝流程精簡，參數(shù)控制方便，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0041 ]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0042] 構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，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)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0043] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)L邸外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0044] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的L邸外延結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0045] 其中，1、藍(lán)寶石襯底，2、低溫緩沖層，3、不滲雜GaN層，4、滲雜Si的N型GaN層，4'、滲 雜Si的N型GaN單層，5 '、電流擴(kuò)展層，5. Γ、P型InGaN層，5.2 '、SixAl(i-x)N層，5、發(fā)光層，5.1、 InxGa(i-x)N層，5.2、GaN層，6、P型AlGaN層，7、滲儀的P型 GaN層。
【具體實(shí)施方式】
[0046] W下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可W根據(jù)權(quán)利要求限 定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0047] 實(shí)施例1:
[004引采用M0CVD來生長高亮度GaN基L抓外延片，具體是:采用高純出或高純化或高純此 和高純化的混合氣體作為載氣，高純N出作為腳原，金屬有機(jī)源Ξ甲基嫁(TMGa)作為嫁源，Ξ 甲基銅(TMIn)作為銅源，N型滲雜劑為硅烷（SiH4)，S甲基侶（TMA1)作為侶源P型滲雜劑為 二茂儀(CPsMg)，襯底為藍(lán)寶石，反應(yīng)壓力在70mba;r到gOOmbar之間。
[0049] -種L邸外延結(jié)構(gòu)，詳見圖2，包括如下結(jié)構(gòu)：由下至上依次包括藍(lán)寶石襯底1、低溫 緩沖層2、不滲雜GaN緩沖層3、滲雜Si的N型GaN單層4'、電流擴(kuò)展層5'、發(fā)光層5、p型AlGaN層 6和滲儀的P型GaN層7;
[0050] 所述低溫緩沖層2的厚度為20-40nm，所述低溫緩沖層2被腐蝕成不規(guī)則小島；
[0051 ] 所述不滲雜GaN層3的厚度為2-4皿；
[0化2] 所述滲雜Si的N型GaN單層4'的厚度為3-4皿；
[0053] 所述電流擴(kuò)展層5 '包括4個(gè)單件，所述單件由下至上依次包括P型InGaN層5. Γ和 SixAl(l-x)N層5.2'，所述P型InGaN層5.Γ的厚度為4-7nm，所述SixAl(l-x)N層5.2'的厚度為 10-20nm，其中x = 0.20;
[0054] 所述發(fā)光層5包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù)合層，所述復(fù)合層由下至上依次包括 InxGa(i-x)N層5.巧PGaN層5.2，所述InxGa(i-x)N層5.1 的厚度為2.5-3.5nm，所述GaN層5.2的厚 度為8-15nm
[0化日]所述P型GaN層6的厚度為50-100nm;
[0化6] 所述滲儀的P型GaN層7的厚度為50-200nm。
[0057]上述L邸外延結(jié)構(gòu)的生長方法具體包括W下步驟：
[0化引第一步、在1000-110(TC的的氨氣氣氛下，通入100-13化/min的此，保持反應(yīng)腔壓 力100-300mbar，處理藍(lán)寶石襯底1，處理時(shí)間為5-10分鐘；
[0059] 第二步、降溫至500-600°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為10000- 20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGaW及100-130L/min的出，在藍(lán)寶石襯底1上生長厚度為 20-40nm的低溫緩沖層2;
[0060] 第^步、升高溫度至1000-1100°(：，保持反應(yīng)腔壓力為300-60011163'，通入流量為 30000-40000sccm的畑3^及100-130L/min的此，保持溫度為300-500°C，將低溫緩沖層腐蝕 成不規(guī)則小島；
[0061 ] 第四步、升高溫度至1000-1200°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGaW 及 100-130L/min 的出，持續(xù)生長厚度為 2-4μπι 的不滲雜GaN層3;
[0062] 第五步、保持反應(yīng)腔壓力和溫度不變，通入流量為30000-60000sccm的畑3、200- 400sccm的TMGa、100-130L/min的此W及20-50sccm的SiH4,持續(xù)生長厚度為3-4皿的滲雜Si 的N型GaN單層4'，其中：Si的滲雜濃度為祀18-化19atom/cm3;
[0063] 第六步、生長電流擴(kuò)展層5'，具體是:包括周期性生長4-10個(gè)單件，所述單件由下 至上依次包括P型InGaN層5. Γ和SixAl(i-x)N層5.2 ' ：
[0064] 所述P型InGaN層的生長步驟具體是:保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950- 1000°C，通入流量為 50000-55000sccm 的 NH3、50-70sccm 的 TMGa、90-110L/min 的此、1200- HOOsccm的TMInW及900-1000sccm的Cp2Mg，生長厚度為4-7nm的P型InGaN層，其中：In的滲 雜濃度為 3E19-4E19atom/cm3，Mg 的滲雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3;
[0(?日]所述SixAl(i-x)N層的生長步驟具體是：保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為 950-1000°C，通入流量為 50000-55000sccm 的 NH3、90-110L/min 的此、100-200sccm 的 TMA1、 20-30sccm的SiH4生長厚度為 10-20nm的SixAl(i-x)N層，其中：x = 0.20-0.25，Si的滲雜濃度 為化 18-5E18atom/cm3;
[0066] 第屯步、生長發(fā)光層5,發(fā)光層包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù)合層，所述復(fù)合層由下至 上依次包括InxGa(i-x)N層5.1和GaN層5.2，所述InxGa(i-x)N層5.1的生長過程是:保持反應(yīng)腔 壓力為 300-400mbar、溫度為 700-750°C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、1500-2000sccm 的 TMInW 及 100-130L/min 的化，生長滲雜 In 的厚度為 2.5-3.5nm 的 InxGa(i-x)N層，其中：X = 0.20-0.25，發(fā)光波長為450-455nm;所述GaN層5.2的生長過程是:升 高溫度至750-850°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的畑3、 20-100sccm 的 TMGaW 及 100-130L/min 的化，生長厚度為 8-15nm 的 GaN 層；
[0067] 第八步、保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950°C，通入流量為50000- TOOOOsccm 的 NH3、30-60sccm 的 TMGa、100-130L/min 的出、100-130sccm 的 TMA1W 及 1000- 1300sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層6,其中：A1的滲雜濃度為化20- 3E20atom/cm3，Mg 的滲雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3;
[0068] 第九步、保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000°C，通入流量為50000- TOOOOsccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的出 W 及 1000-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù) 生長厚度為50-200nm的滲儀的P型GaN層7,其中：Mg的滲雜濃度為化19-lE20atom/cm3;
[0069] 第十步、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。
[0070] 實(shí)施例2:
[0071] 與實(shí)施例1不同之處僅在于:所述電流擴(kuò)展層5'包括4個(gè)單件，所述單件由下至上 依次包括SixAl (1-X)財(cái)PP型InGaN層，其中X = 0.20。
[0072] 實(shí)施例3:
[0073] 與實(shí)施例1不同之處僅在于:所述電流擴(kuò)展層5'包括8個(gè)單件。
[0074] 實(shí)施例4:
[0075] 與實(shí)施例1不同之處僅在于:所述電流擴(kuò)展層5'包括10個(gè)單件。
[0076] 根據(jù)現(xiàn)有的Lm)的生長方法(詳見【背景技術(shù)】)制得樣品1，根據(jù)本發(fā)明方法(實(shí)施例 1-4)制得樣品2、樣品3、樣品4和樣品5,樣品2和樣品3與現(xiàn)有技術(shù)的參數(shù)對比詳見詳見表1 (樣品4和樣品5與樣品2比較，僅在于電流擴(kuò)展層5'的單件個(gè)數(shù)不同，其他工藝參數(shù)均一致， 因此省略列出）：
[0077] 表1樣品1-2與現(xiàn)有技術(shù)的參數(shù)對比表 [007引
[0079] 將樣品1-5在相同的前工藝條件下鍛IT0層約150nm，相同的條件下鍛Cr/Pt/Au電 極約1500加1，相同的條件下鍛保護(hù)層Si化約l(K)nm，然后在相同的條件下將樣品研磨切割成 635皿*635皿(25mil*25mil)的忍片顆粒，然后樣品1-5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條件下測試樣品1-5 的光電性能，詳見表2:
[0080] 表2樣品1-5產(chǎn)品電性參數(shù)的比較
[0081]
[0082] 從表2可知:將積分球獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，與樣品1(現(xiàn)有技術(shù))比較，本發(fā)明 所得樣品2-5的L抓光效變好、其它各項(xiàng)L抓電性參數(shù)也變好，因此，本發(fā)明采用電流擴(kuò)展層 5'的設(shè)計(jì)，利用GaN的高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發(fā)光層，縱向傳播比較擁 擠的電子遇至化aN能帶的阻擋適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散開來；同時(shí)電流擴(kuò)展層(pInGaN/SixAl(i-x)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，宏觀上電流通過電流擴(kuò)展層(pInGaN/SixAl(i-x)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，從而使得LED各方面的性能能夠得到提升。
[0083] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可W有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電流擴(kuò)展層的生長方法，其特征在于，包括周期性生長4-10個(gè)單件，所述單件由 下至上依次包括P型InGaN層和Si xAl(1-X)N層或者SixAl(1- X)N和P型InGaN層： 所述P型InGaN層的生長步驟具體是:保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000 °C，通入流量為50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H 2、1200-1400sccm的TMIn以及900-1000sccm的Cp2Mg，生長厚度為4-7nm的P型InGaN層，其中：In的摻 雜濃度為 3E19-4E19atom/cm3，Mg 的摻雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3; 所述SixAl(1-X)N層的生長步驟具體是：保持反應(yīng)腔壓力為500-750mbar、溫度為950-1000°C，通入流量為50000-55000sccm的NH 3、90-110L/min的H2、100_200sccm的TMA1、20-30sccm的SiH4生長厚度為10_20nm的Si xAl(1-X)N層，其中以=0.20-0.25,3丨的摻雜濃度為 lE18_5E18atom/cm3〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流擴(kuò)展層的生長方法，其特征在于，所述電流擴(kuò)展層的生長 之前還包括： 步驟S1、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（1)5-10分鐘； 步驟S2、降溫至500-600 °C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa以及100-130L/min的H2,在藍(lán)寶石襯底（1)上生長厚度 為20-40nm的低溫緩沖層（2); 步驟S3、升高溫度至1000-1100°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH 3以及100-130L/min的H2,保持溫度為300-500°C，將低溫緩沖層腐蝕成不規(guī) 則小島； 步驟S4、升高溫度至1000-1200°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa 以及 100-130L/min 的 H2,持續(xù)生長厚度為 2-4μπι 的不摻 雜GaN層⑶； 步驟S5、保持反應(yīng)腔壓力和溫度不變，通入流量為30000-60000sccm的NH3、200-400sccm 的TMGa、100-130L/min的H2以及20-50sccm的SiH4,持續(xù)生長厚度為3-4μπι的摻雜Si的N型GaN 單層(4'），其中：Si的摻雜濃度為5E18-lE19atom/cm3〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流擴(kuò)展層的生長方法，其特征在于，所述電流擴(kuò)展層的生長 之后還包括： 步驟D1、生長發(fā)光層，發(fā)光層包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù)合層，所述復(fù)合層由下至上依次 包括InxGau-x)N層(5.1)和GaN層(5.2)，所述InxGau- x)N層(5.1)的生長過程是:保持反應(yīng)腔 壓力為 300_400mbar、溫度為 700-750°C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、1500-2000sccm 的 TMIn 以及 100-130L/min 的 N2,生長摻雜 In 的厚度為 2.5-3.5nm 的 InxGa(1-X)N層，其中：X = 0.20-0.25，發(fā)光波長為450-455nm;所述GaN層(5.2)的生長過程是： 升高溫度至750-850°C，保持反應(yīng)腔壓力為300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的 NH3、20-100sccm 的 TMGa 以及 100-130L/min 的 N2,生長厚度為 8-15nm 的 GaN 層； 步驟D2、保持反應(yīng)腔壓力為200-400mbar、溫度為900-950 °C，通入流量為50000-70000sccm 的 NH3、30-60sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、100_130sccm 的 TMA1 以及 1000-1300sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長厚度為50-100nm的P型AlGaN層（6)，其中：A1的摻雜濃度為 lE20-3E20atom/cm3，Mg 的摻雜濃度為 lE19-lE20atom/cm3; 步驟D3、保持反應(yīng)腔壓力為400-900mbar、溫度為950-1000 °C，通入流量為50000-70000sccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2 以及 1000-3000sccm 的 Cp2Mg，持續(xù) 生長厚度為50_200nm的摻鎂的P型GaN層(7)，其中：Mg的摻雜濃度為lE19-lE20atom/cm3; 步驟D4、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。4. 一種LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外延結(jié)構(gòu)包括電流擴(kuò)展層(5'），所述電流擴(kuò)展 層（5)'包括4-10個(gè)單件，所述單件由下至上依次包括P型InGaN層（5.Γ)和Si xAl(1-X)N層 (5.2'）或者3^1(1-一和？型11^ &~層； 所述P型InGaN層(5 · Γ )的厚度為4-7nm，所述SixAl (1-X)N層(5 · 2 '）的厚度為10-20nm〇5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電流擴(kuò)展層之下由下至上依 次包括藍(lán)寶石襯底(1)、低溫緩沖層⑵、不摻雜GaN層⑶和摻雜Si的N型GaN單層(4'）； 所述低溫緩沖層(2)的厚度為20-40nm，所述低溫緩沖層(2)被腐蝕成不規(guī)則小島； 所述不摻雜GaN層(3)的厚度為2-4μπι; 所述摻雜Si的Ν型GaN單層(4'）的厚度為3-4μπι。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電流擴(kuò)展層之上還包括發(fā)光 層(5)、P型AlGaN層(6)以及摻鎂的P型GaN層(7)，所述發(fā)光層(5)包括周期數(shù)為7-15個(gè)的復(fù) 合層，所述復(fù)合層由下至上依次包括In xGa(i-X)N層(5 · 1)和GaN層（5 · 2)，所述InxGa(i-X)N層 (5.1)的厚度為2.5-3.5歷，所述6 &~層（5.2)的厚度為8-15歷； 所述P型GaN層(6)的厚度為50-100nm; 所述摻鎂的P型GaN層(7)的厚度為50-200nm。
【文檔編號】H01L33/14GK105870282SQ201610230305
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】徐平
【申請人】湘能華磊光電股份有限公司