[發(fā)明專利]一種GaN（綠光）量子阱結構的生長方法

有效

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• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103811600A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 林長軍
• 申請（專利權）人: 合肥彩虹藍光科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種GaN（綠光）量子阱結構的生長方法，其GaN量子阱結構自下而上依次為襯底、低溫氮化鎵緩沖層、N型氮化鎵層、階段式量子阱層、P型氮化鎵層和P型接觸層，

其特征在于：所述生長方法包括如下步驟：在高純氮氣的條件下，凈化襯底，然后依次在凈化后的襯底上生長高溫氮化鎵緩沖層、N型氮化鎵層、階段式量子阱層、P型鋁鎵氮層和P型接觸層，其具體生長方法為：

（1）將襯底材料在氫氣氣氛里進行清潔處理，溫度為1100-1180℃，壓力為500-800r/min；

（2）高溫緩沖層生長:生長一層解決晶格適配過大的緩沖層，即清潔處理結束后，將溫度調節(jié)為950-1000℃，在Ⅴ/Ⅲ摩爾比為500-2800的條件下外延生長厚度為0.4-1.2um的高溫不摻雜GaN，此生長過程中，生長壓力為200-400Torr；

（3）N型層生長：生長一層摻雜濃度穩(wěn)定的N型層，厚度為1.5-4.0um，生長溫度為1040-1180℃，生長壓力為350-450Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為550-3200；

（4）淺量子阱SW生長：由6-8個周期的InxGa1-XN(0.04<x<0.4)/GaN多量子阱組成，其中阱的厚度為2-5nm，生長溫度為700-900℃，生長壓力為150-600Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為350-43000，淺量子阱SW不會發(fā)光,主要為N-GaN電子提供電，容以及增加電流的分布,也成為N-GaN和MQW的緩沖層；

（5）階段式量子阱層MQW生長：由12-15個周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN多量子阱組成，A層阱的厚度為4-8nm，生長溫度為840-920℃，生長壓力為200-500Torr，TMIN流量為500-600sccm/min，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為1000-4300；壘層厚度為4-15nm，生長溫度為720-820℃，生長壓力為100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為600-4300，在B層阱的厚度為3-6nm，生長溫度為780-840℃，生長壓力為200-500Torr，TMIN流量為400-550sccm/min，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為800-3600；壘層厚度為4-15nm，生長溫度為800-920℃，生長壓力為100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為600-4300；在C層阱的厚度為2-5nm，生長溫度為800-880℃，生長壓力為200-500Torr，TMIN流量為300-400sccm/minⅤ/Ⅲ摩爾比為600-3000，壘層厚度為4-15nm，生長溫度為820-920℃，生長壓力為100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為600-4300；在D層阱的厚度為2-4nm，生長溫度為860-920℃，生長壓力為200-500Torr，TMIN流量為100-300sccm/minⅤ/Ⅲ摩爾比為400-2400，壘層厚度為4-15nm，生長溫度為820-920℃，生長壓力為100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為600-4300；

（6）P型層生長：生長溫度為620-820℃，生長時間為5-35min，生長壓力為100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為300-5000，在生長P型層的過程中，以N₂作為載氣；

（7）P型接觸層生長：P型層生長結束后，生長厚度為16-35nm的p型AlGaN層，生長溫度為950-1150℃，生長時間為9-12min，生長壓力為150-500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為1480-13800，Al的組分為15%-25%；

（8）外延生長結束后，將反應室的溫度降至400-700℃，采用純氮氣氛圍進行退火處理5-10min，隨后降至室溫，外延制程結束。

2.根據權利要求1所述的一種GaN（綠光）量子阱結構的生長方法，其特征在于：所述高溫氮化鎵緩沖層、N型氮化鎵層、階段式量子阱層、P型鋁鎵氮層和P型接觸層中以三甲基鎵，三乙基鎵、三甲基鋁、三甲基銦和氨氣分別作為Ga、Al、In和N源。

3.根據權利要求1所述的一種GaN（綠光）量子阱結構的生長方法，其特征在于：所述高溫氮化鎵緩沖層、N型氮化鎵層、階段式量子阱層、P型鋁鎵氮層和P型接觸層中以硅烷和二茂鎂分別作為N、P型摻雜劑，量子阱結構中的SiH₄、和In源。