[發(fā)明專利]一種具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的P型插入層及生長方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410090325.3
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103872204B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖云飛
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的P型插入層及生長方法,其外延結(jié)構(gòu)從下向上的順序依次為：襯底、低溫GaN緩沖層、GaN非摻雜層、N型GaN層、多量子阱結(jié)構(gòu)MQW、低溫P型GaN層、P型AlGaN層、高溫P型GaN層和P型接觸層，其特征在于：其生長方法包括以下具體步驟：

（1）將藍寶石襯底在1050-1150℃的氫氣氣氛里進行高溫清潔處理10-15min，然后進行氮化處理；

（2）降溫至500-600℃，生長厚度為25-40nm的低溫GaN緩沖層，生長壓力為500-800mbar，Ⅴ/Ⅲ比為200-800；

（3）低溫GaN緩沖層生長結(jié)束后，停止通入三甲基鎵（TMGa），襯底溫度升高至800-1050℃，對低溫GaN緩沖層進行原位熱退火處理，退火時間為5-15min，退火之后，將溫度調(diào)節(jié)至1000-1200℃，外延生長厚度為1-3μm的GaN非摻雜層，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為500-2500；

（4）GaN非摻雜層生長結(jié)束后，生長摻雜濃度穩(wěn)定的第一N型GaN層，厚度為0.3-1μm，生長溫度為1050-1150℃，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為500-2500；

（5）第一N型GaN層生長結(jié)束后，生長N型AlGaN插入層，生長溫度為1000-1100℃，生長時間為10-20min，生長壓力為100-600mbar，Ⅴ/Ⅲ比為50-500；

（6）N型AlGaN插入層生長結(jié)束后，生長摻雜濃度穩(wěn)定的第二N型GaN層，厚度為0.5-3μm，生長溫度為1050-1150℃，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為500-2500；

（7）第二N型GaN層生長結(jié)束后，生長多量子阱層，所述多量子阱層包括5-20個依次交疊的量子阱結(jié)構(gòu)，所述量子阱結(jié)構(gòu)由In_xGa_1-xN(0<x<1)勢阱層和Si摻雜的GaN勢壘層依次生長而成，所述In_xGa_1-xN勢阱層的生長溫度為700-800℃，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為1000-20000，厚度為1-4nm；所述Si摻雜GaN勢壘層的生長溫度為850-950℃，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為1000-20000，厚度為5-20nm；

（8）多量子阱層生長結(jié)束后，生長厚度為30-150nm的低溫P型GaN層，生長溫度為600-800℃，生長時間為4-20min，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為200-4000；

（9）低溫P型GaN層生長結(jié)束后，生長PAlGaN/PinGaN循環(huán)結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)包括3-10個PGaN和PInGaN交疊生長的結(jié)構(gòu)，其生長分為兩步：[1]先生長Al組分逐漸升高PAlGaN層，AI組分從0-20%變化生長，時間為1-3min，生長溫度為850-1000℃,生長壓力為100-600mbar，Ⅴ/Ⅲ比為50-500；[2]Al組分逐漸升高PAlGaN層生長結(jié)束后，停止通入三甲基鋁（TMAl），生長溫度降至820-970℃，其他條件不變的情況下通入三甲基銦（TMIn），In組分不變，生長PInGaN層，而后連續(xù)生長6個PAlGaN層/PInGaN層的循環(huán)，上述結(jié)構(gòu)中Ga組分及Mg組分不變；

（10）P型AlGaN層生長結(jié)束后，生長厚度為50-300nm的高溫P型GaN層，生長溫度為850-1000℃，生長時間為10-30min，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為200-4000；

（11）高溫P型GaN層生長結(jié)束后，生長厚度為5-10nm的P型接觸層，生長溫度為650-900℃，生長時間為1-5min，生長壓力為150-650mbar，Ⅴ/Ⅲ比為1000-20000；

（12）外延生長結(jié)束后，將反應(yīng)室的溫度降至600-900℃，采用純氮氣氣氛進行退火處理5-20min，然后降至室溫，隨后，經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕后續(xù)加工工藝制成單顆藍綠小尺寸芯片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有循環(huán)結(jié)構(gòu)的P型插入層及生長方法，其特征在于：所述外延結(jié)構(gòu)的生長過程中以三甲基鎵（TMGa）、三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁（TMAl）、三甲基銦（TMIn）和氨氣（NH₃）分別作為Ga、Al、In和N源。