Led外延生長方法
【專利摘要】本申請公開了一種LED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、生長InAlGaN/SiAlN超晶格層、生長發光層、生長P型AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN層、降溫冷卻。如此方案，在所述生長摻雜Si的N型GaN層之后、生長發光層之前，引入生長InAlGaN/SiAlN超晶格層，InAlGaN/SiAlN超晶格層的引入，使得LED的N層電流分布得到改善，進而使得LED的發光強度得到改善。
【專利說明】
LED外延生長方法
技術領域
[0001] 本申請設及L邸外延設計應用技術領域，具體地說，設及一種L邸外延生長方法。
【背景技術】
[0002] 目前LED化i曲t血itting Diode,發光二極管）是一種固體照明，體積小、耗電量 低使用壽命長高亮度、環保、堅固耐用等優點受到廣大消費者認可，國內生產Lm)的規模也 在逐步擴大;市場上對L邸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，因為外延層晶體質量的提高，LED器件的性能可W得到提升，LED的發光效率、壽命、抗老 化能力、抗靜電能力、穩定性會隨著外延層晶體質量的提升而提升。
[0003] 但是，傳統的藍寶石L邸外延生長的N層電流分布不均勻，導致電流擁擠N層阻值變 高，導致發光層電流分布不均勻發光效率不高。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種LED外延生長方法，引入 InAlGaN/SiAlN超晶格層，使得LED的N層電流分布得到改善，同時使得LED的發光強度得到 改善。
[0005] 為了解決上述技術問題，本申請有如下技術方案：
[0006] -種L邸外延生長方法，其特征在于，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、生長發光層、生長P型AlGaN層、生長滲雜Mg的P型 G曰N層、降溫冷卻，
[0007] 在所述生長滲雜Si的N型GaN層之后、所述生長發光層之前，還包括:生長InAlGaN/ SiAlN超晶格層，
[000引所述生長InAlGaN/SiAlN超晶格層為:保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫 度 1000°C-1100°C，通入流量為40000sccm-50000sccm的畑3、11化/111111-13017111111的出、 10003。。111-12003。畑1的了11]1、2003。。111-2503。。1]1的了141、2003。畑1-4003。畑1的了16日、403。。111- 55sccm 的 SiH4,生長 InAlGaN/SiAlN 超晶格層；
[0009] 所述生長InAlGaN/SiAlN超晶格層，進一步為：
[0010] 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 40000sccm-50000seem的畑3、1000seem-1200seem的TMIη、200sccm-400seem的TMGa、 200sccm-250sccm 的 TMAl、110L/min-130L/min 的也，生長厚度為 10nm-20nm 的 InAlGaN 層； [00川保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 40000sccm-50000sccm 的畑3、110L/min-130L/min的也、200sccm-250sccm 的TMA1、40sccm- 55sccm 的 SiH4,生長 SiAlN 層，其中，Si 滲雜濃度為 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3;
[0012] 周期性生長所述InAlGaN層和所述SiAlN層，生長周期為10-18，
[001引生長所述InAlGaN層和生長所述SiAlN層的順序可互換。
[0014] 優選地，其中：
[0015] 所述處理襯底，進一步為:在1000。01100。(：的出氣氛下，通入10017111111-13017111111 的出，保持反應腔壓力lOOmbar-SOOmbar，處理藍寶石襯底5min-10min。
[0016] 優選地，其中：
[0017]所述生長低溫緩沖層，進一步為：
[001引降低溫度至500°C-600°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 10000sccm-20000sccm 畑3、503。畑1-1003。。111的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的此，在藍寶石襯 底上生長厚度為20nm-40nm的低溫緩沖層GaN;
[0019] 升高溫度至1000°C-110(rC，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 畑3、100L/min-130L/min的出，保持溫度穩定，持續300S-500S，將低 溫緩沖層GaN腐蝕成不規則小島。
[0020] 優選地，其中：
[0021] 所述生長不滲雜GaN層，進一步為：
[0022] 升高溫度到1000°C-1200°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、持續生長 2 皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0023] 優選地，其中：
[0024] 所述生長滲雜Si的N型GaN層，進一步為：
[00巧]保持反應腔壓力、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,持續生長 3μπι-4 皿滲雜 Si 的 N型GaN, Si 滲雜濃度祀 18atoms/cm3-lE19atoms/cm3。
[0026] 優選地，其中：
[0027] 所述生長發光層，進一步為：
[0028] 保持反應腔壓力 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 的化，生長滲雜In的厚度為2.5nm-3.5nm的InxGa(i-x)N層，X = 0.20-0.25，發光波長450nm- 455nm；
[00巧]接著升高溫度至750°C-85(rC，保持反應腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為 500003。。111-700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的化，生長8]1111- 15nm 的 GaN 層；
[0030] 重復InxGa(i-x)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發光層，控 制周期數為7-15個。
[00川優選地，其中：
[0032] 所述生長P型AlGaN層，進一步為：
[0033] 保持反應腔壓力 200mbar-400mbar、溫度 900°C-950°C，通入流量為 50000sccm- 700003。。111的畑3、303。。111-603。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的出、1003。。111-1303。。1]1的 TMAl、1000sccm-1300sccm的 Cp2Mg，持續生長50nm-100nm 的 P型 AlGaN 層，A1 滲雜濃度 化20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0034] 優選地，其中：
[0035] 所述生長滲雜Mg的P型GaN層，進一步為：
[0036] 保持反應腔壓力 400mbar-900mbar、溫度 950°C-1000°C，通入流量為 50000sccm- 700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。畑1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的此、10003。畑1-30003。畑1的 Cp2Mg，持續生長50nm-200nm的滲 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-化 20atoms/ cm]。
[0037] 優選地，其中：
[0038] 所述降溫冷卻，進一步為：
[0039] 降溫至650°C-68(rC，保溫20min-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐 冷卻。
[0040] 與現有技術相比，本申請所述的方法，達到了如下效果：
[0041] 本發明L抓外延生長方法，與傳統方法相比，在所述生長滲雜Si的N型GaN層之后、 生長發光層之前，引入生長InAlGaN/SiAlN超晶格層。新的材料InAlGaN/SiAlN超晶格層，利 用GaN的高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到 GaN能帶的阻擋適當的橫向擴散開來；同時InAlGaN/SiAlN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展，宏觀上電流通過InAlGaN/ SiAlN超晶格層時被有效的擴展開來，從而使得發光層電流的分布變得均勻，進而提升了 LED的發光強度，同時使得LED的各項電性參數變好。
【附圖說明】
[0042] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0043] 圖1為本發明L邸外延生長方法的流程圖；
[0044] 圖2為本發明中L邸外延層的結構示意圖；
[0045] 圖3為對比實施例中L邸外延層的結構示意圖；
[0046] 其中，1、基板，2、低溫緩沖層GaN，3、U型GaN層，4、滲雜Si的GaN層，5、超晶格層， 5.1、InAlGaN層，5.2、SiAlN層，6、發光層，6.1、InxGa(i-x)N層，6.2、GaN層，7、P型AlGaN層，8、 滲雜Mg的P型GaN層。
【具體實施方式】
[0047] 如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應 可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不W名 稱的差異來作為區分組件的方式，而是W組件在功能上的差異來作為區分的準則。如在通 篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述 技術問題，基本達到所述技術效果。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 后續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃W說明本申請的一般原則為目的， 并非用W限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[004引實施例1
[0049] 參見圖2,本發明運用MOCVD來生長高亮度GaN基L邸外延片。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出作為腳原，金屬有機源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(001)面藍寶石，反應壓力在70mbar到900mbar之間。具體生 長方式如下：
[0050] -種L邸外延生長方法，參見圖1，其特征在于，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、生長發光層、生長P型AlGaN層、生長滲雜 Mg的P型GaN層、降溫冷卻，
[0化1 ] 在所述生長滲雜Si的N型GaN層之后、生長發光層之前，還包括：生長InAlGaN/ SiAlN超晶格層，
[0052] 所述生長InAlGaN/SiAlN超晶格層為：保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫 度 1000°C-1100°C，通入流量為40000sccm-50000sccm的NH3、110L/min-130L/min的出、 10003。。111-12003。畑1的了11]1、2003。。111-2503。。1]1的了141、2003。畑1-4003。畑1的了16日、403。。111- 55sccm 的 SiH4,生長 InAlGaN/SiAlN 超晶格層；
[0化3] 所述生長InAlGaN/SiAlN超晶格層，進一步為：
[0054] 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 40000sccm-50000seem的畑3、1000seem-1200seem的TMIη、200sccm-400seem的TMGa、 200sccm-250sccm 的 了魁1、11化/111111-13017111111的出、生長厚度為10皿-20皿的1^16日州1; [005引保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 40000sccm-50000sccm 的畑3、110L/min-130L/min的此、200sccm-250sccm 的TMA1、40sccm- 55sccm 的 SiH4,生長 SiAlN 層，其中，Si 滲雜濃度為 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3;
[0化6] 周期性生長所述InAlGaN層和所述SiAlN層，生長周期為10-18，
[0化7] 生長所述InAlGaN層和生長所述SiAlN層的順序可互換。
[005引本發明在生長滲雜Si的N型GaN層之后、生長發光層之前，引入了生長InAlGaN/ SiAlN超晶格層的步驟，生長InAlGaN/SiAlN超晶格層。InAlGaN/SiAlN超晶格層利用GaN的 高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到GaN能帶 的阻擋適當的橫向擴散開來;同時InAlGaN/SiAlN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展，宏觀上電流通過InAlGaN/SiAlN超晶格 層時被有效的擴展開來，從而使得發光層電流的分布變得均勻，進而有利于提升LED的發光 強度。
[0化9]實施例2
[0060] W下提供本發明的Lm)外延生長方法的應用實施例，其外延結構參見圖2,生長方 法參見圖1。運用M0CVD來生長高亮度GaN基L邸外延片。采用高純此或高純化或高純出和高純 化的混合氣體作為載氣，高純N曲作為腳原，金屬有機源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(TM1)作為侶源，P型滲雜劑為二茂儀 (CPsMg )，襯底為(0001)面藍寶石，反應壓力在70mba;r到gOOmbar之間。具體生長方式如下：
[0061] 步驟101、處理襯底：
[0062] 在1000°C-1100°C的出氣氛下，通入100L/min-130L/min的出，保持反應腔壓力 lOOmbar-SOOmbar，處理藍寶石襯底 5min-10min。
[0063] 步驟102、生長低溫緩沖層：
[0064] 降低溫度至500°C-600°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 10000sccm-20000sccm NH3(sccm為標準毫升每分鐘）、50sccm-100sccm的TMGa、lOOL/min- 13化/min的出，在藍寶石襯底上生長厚度為20nm-40皿的低溫緩沖層GaN;
[0(?日]升高溫度至1000。〇1100 Γ，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 畑3、100L/min-130L/min的出，保持溫度穩定，持續300S-500S，將低 溫緩沖層GaN腐蝕成不規則小島。
[0066] 步驟103、生長不滲雜GaN層：
[0067] 升高溫度到1000°C-1200°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、持續生長 2 皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0068] 步驟104、生長滲雜Si的N型GaN層：
[0069] 保持反應腔壓力、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,持續生長 3μπι-4 皿滲雜 Si 的N型GaN，Si滲雜濃度祀18atoms/cm3-化19atoms/cm3。（其中，lE19代表10的19次方也就是 l*l〇i9，W此類推，atoms/cm3為滲雜濃度單位，下同）
[0070] 步驟105、生長InAlGaN/SiAlN超晶格層：
[007。 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°c-1100°c，通入流量為 40000sccm-50000seem的畑3、1000seem-1200seem的TMIη、200sccm-400seem的TMGa、 200sccm-250sccm 的 了魁1、11化/111111-13017111111的出、生長厚度為10皿-20皿的1^16日州1;
[0072] 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為 40000sccm-50000sccm 的畑3、110L/min-130L/min的此、200sccm-250sccm 的TMA1、40sccm- 55sccm 的 SiH4,生長 SiAlN 層，其中，Si 滲雜濃度為 lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3;
[0073] 周期性生長所述InAlGaN層和所述SiAlN層，生長周期為10-18，
[0074] 生長所述InAlGaN層和生長所述SiAlN層的順序可互換。
[00巧]步驟106、生長發光層：
[0076] 保持反應腔壓力 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 的化，生長滲雜In的厚度為2.5nm-3.5nm的InxGa(i-x)N層，X = 0.20-0.25，發光波長450nm- 455nm；
[0077] 接著升高溫度至750°C-85(rC，保持反應腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為 500003。。111-700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的化，生長8]1111- 15nm 的 GaN 層；
[0078] 重復InxGa(i-x)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發光層，控 制周期數為7-15個。
[00巧]步驟107、生長P型AlGaN層：
[0080]保持反應腔壓力 200mbar-400mbar、溫度 900。0950。(：，通入流量為 50000sccm- 700003。。111的畑3、303。。111-603。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的出、1003。。111-1303。。1]1的 TMAl、1000sccm-1300sccm的 Cp2Mg，持續生長50nm-100nm 的 P型 AlGaN 層，A1 滲雜濃度 化20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0081 ] 步驟108、生長滲雜Mg的P型GaN層：
[0082] 保持反應腔壓力 400mbar-900mbar、溫度 950。01000。(：，通入流量為 50000sccm- 700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。畑1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的此、10003。畑1-30003。畑1的 Cp2Mg，持續生長50nm-200nm的滲 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-化 20atoms/ cm]。
[0083] 步驟109、降溫冷卻：
[0084] 降溫至650°C-68(rC，保溫20min-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐 冷卻。
[0085] 實施例3
[0086] W下提供一種常規L邸外延生長方法作為本發明的對比實施例。
[0087] 常規L邸外延的生長方法為(外延層結構參見圖3):
[008引 1、在1000°C-1100°C的此氣氛下，通入100L/min-130L/min的此，保持反應腔壓力 lOOmbar-SOOmbar，處理藍寶石襯底 5min-10min。
[0089] 2.1、降低溫度至500°c-60(rc，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 10000sccm-20000sccm NH3(sccm為標準毫升每分鐘）、50sccm-100sccm的TMGa、lOOL/min- 13化/min的出，在藍寶石襯底上生長厚度為20nm-40皿的低溫緩沖層GaN;
[0090] 2.2、升高溫度至1000°C-1100°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 畑3、100L/min-130L/min的出，保持溫度穩定，持續300S-500S，將低 溫緩沖層GaN腐蝕成不規則小島。
[0091] 3、升高溫度到1000°C-1200°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、持續生長 2 皿-4皿的不滲雜GaN層。
[0092] 4、保持反應腔壓力、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,持續生長 3μπι-4 皿滲雜 Si 的 N型GaN, Si 滲雜濃度祀 18atoms/cm3-lE19atoms/cm3。
[0093] 5、保持反應腔壓力、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,持續生長200nm-400nm 滲雜 Si 的 N型GaN，Si滲雜濃度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0094] 6、保持反應腔壓力 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 的化，生長滲雜In的厚度為2.5nm-3.5nm的InxGa(i-x)N層，X = 0.20-0.25，發光波長450nm- 455nm;接著升高溫度至750°C-85(rC，保持反應腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為 500003。。111-700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的化，生長8]1111- 15nm的GaN層；重復InxGa(i-x)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長InxGa(i-x)N/GaN發光 層，控制周期數為7-15個。
[00巧]7、保持反應腔壓力2001116日尸4001116日'、溫度900。(：-950。(：，通入流量為500003(3(3111- 700003。。111的畑3、303。。111-603。。1]1的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的出、1003。。111-1303。。1]1的 TMAl、1000sccm-1300sccm的 Cp2Mg，持續生長50nm-100nm 的 P型 AlGaN 層，A1 滲雜濃度 化20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0096] 8、保持反應腔壓力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的了16日、10化/111；[]1-1301/111；[]1的此、10003。畑1-30003。畑1的 Cp2Mg，持續生長50nm-200nm的滲 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 滲雜濃度 lE19atoms/cm3-化 20atoms/ cm]。
[0097] 9、降溫至650°C-68(rC，保溫20min-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨 爐冷卻。
[009引在同一機臺上，根據常規的L抓的生長方法(對比實施例的方法)制備樣品1，根據 本專利描述的方法制備樣品2;樣品1和樣品2外延生長方法參數不同點在于本發明在生長 滲雜Si的N型GaN層后引入生長InAlGaN/SiAlN超晶格層的步驟，即實施例2中的步驟105,步 驟105與對比實施例中的第5步完全不同，生長其它外延層的生長條件完全一樣。
[0099] 樣品1和樣品2在相同的前工藝條件下鍛口 0層約150皿，相同的條件下鍛Cr/Pt/Au 電極約1500nm，相同的條件下鍛保護層Si化約lOOnm，然后在相同的條件下將樣品研磨切割 成635皿*635ym(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動電流350mA條件下測試 樣品1和樣品2的光電性能。
[0100] 表1為樣品1和樣品2生長參數對比表，表2為樣品1和樣品2的電性參數對比表。
[0101] 表1生長參數的對比
[0102]
[0103]表2樣品1和樣品2產品電性參數的比較
[0104]
[0105] 通過表2的數據對比可看出，樣品2與樣品1相比，光效從132.化m/w提高到了 144. OLm/w，電壓從3.18V降低到3.1IV，反向電壓從36V提升到37.02V，發光波長減小，漏電 降低，2KV良率從92.50%提高到93.40%，因此可得出W下結論：
[0106] 通過本專利提供的生長方法，Lm)光效編號，亮度明顯提高，其他各項L邸電性參數 也變好。實驗數據證明了本專利的方案能顯著提升L邸產品光效的可行性。
[0107] 通過W上各實施例可知，本申請存在的有益效果是：
[010引本發明L抓外延生長方法，與傳統方法相比，在所述生長滲雜Si的N型GaN層之后、 生長發光層之前生長InAlGaN/SiAlN超晶格層。新的材料InAlGaN/SiAlN超晶格層，利用GaN 的高能帶作為勢磊阻擋電子過快由N層傳播到發光層，縱向傳播比較擁擠的電子遇到GaN能 帶的阻擋適當的橫向擴散開來;同時InAlGaN/SiAlN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展，宏觀上電流通過InAlGaN/SiAlN超晶 格層時被有效的擴展開來，從而使得發光層電流的分布變得均勻，進而提升了 LED的發光強 度，同時使得LED的各項電性參數變好。
[0109] 本領域內的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序 產品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實 施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機 可用存儲介質（包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等）上實施的計算機程序產 品的形式。
[0110] 上述說明示出并描述了本申請的若干優選實施例，但如前所述，應當理解本申請 并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識 進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應在本申 請所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種LED外延生長方法，其特征在于，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、生長發光層、生長P型AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN 層、降溫冷卻， 在所述生長摻雜Si的N型GaN層之后、所述生長發光層之前，還包括：生長InAlGaN/ SiAIN超晶格層， 所述生長InAlGaN/SiAIN超晶格層為：保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度 1000°C_1100°C，通入流量為40000sccm-50000sccm的NH3、110L/min-130L/mir^9H2、 1000sccm-1200sccn^9TMIn、200sccm-250sccn^9TMAl、200sccm-400sccn^9TMGa、40sccm-55sccm 的 SiH4,生長 InAlGaN/SiAIN 超晶格層； 所述生長InAlGaN/SiAIN超晶格層，進一步為： 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為40000sccm-50000sccn^9NH3、1000sccm-1200sccn^9TMIn、200sccm-400sccn^9TMGa、200sccm-250sccm 的 TMA1、110L/min-130L/min 的 H2，生長厚度為 10nm-20nm 的 InAlGaN 層； 保持反應腔壓力750mbar-900mbar、保持溫度1000°C-1100°C，通入流量為40000sccm-50000sccm的NH3、110L/min_130L/min 的H2、200sccm_250sccm的 TMA1、40sccm_55sccm的 SiH4，生長SiAlN層，其中，Si慘雜濃度為lE18atoms/cm3-5E18atoms/cm3; 周期性生長所述InAlGaN層和所述SiAIN層，生長周期為10-18， 生長所述InAlGaN層和生長所述SiAIN層的順序可互換。2. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述處理襯底，進一步為:在1000°C-1100°C的H2氣氛下，通入100L/min-130L/min的H 2， 保持反應腔壓力l〇〇mbar-300mbar，處理藍寶石襯底5min-10min。3. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長低溫緩沖層，進一步為： 降低溫度至500°C-600°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為1000〇8(^111-200008(：〇11顯3、508(3〇11-1008(3〇]1的1]\^^、1001^/111；[11-1301^/111；[11的!12，在藍寶石襯底上生長厚 度為20nm_40nm的低溫緩沖層GaN; 升高溫度至1000°(：-1100°(：，保持反應腔壓力30011^&^60011^&匕通入流量為 30000sccm-40000sccm NH3、100L/min-130L/min的H2，保持溫度穩定，持續300s-500s，將低 溫緩沖層GaN腐蝕成不規則小島。4. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長不摻雜GaN層，進一步為： 升高溫度到1000°(：-1200°(：，保持反應腔壓力30011^&^60011^&匕通入流量為 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的 H2、持續生長 2 μηι-4μηι的不摻雜GaN層。5. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長摻雜Si的N型GaN層，進一步為： 保持反應腔壓力、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,持續生長 3μπι-4μπι 摻雜 Si 的 N型 GaN，Si 慘雜濃度 5E18atoms/cm3-lE19atoms/cm3。6. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長發光層，進一步為： 保持反應腔壓力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的厚度為2 · 5nm-3 · 5nm的 InxGa(1-X)N層，x = Ο · 20-0 · 25，發光波長450nm-455nm； 接著升高溫度至750°C_850°C，保持反應腔壓力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InxGa(1-X)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長In xGa(1-x)N/GaN發光層，控制周 期數為7-15個。7. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長P型AlGaN層，進一步為： 保持反應腔壓力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. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述生長摻雜Mg的P型GaN層，進一步為： 保持反應腔壓力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，持續生長50nm-200nm的慘 Mg 的 P 型GaN 層，Mg 慘雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/ cm3。9. 根據權利要求1所述LED外延生長方法，其特征在于， 所述降溫冷卻，進一步為： 降溫至650°C-680°C，保溫20min-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐冷卻。
【文檔編號】H01L21/02GK105869999SQ201610381703
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】徐平
【申請人】湘能華磊光電股份有限公司