[發(fā)明專利]LED外延層生長方法及LED外延層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410165324.0
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103952684A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張宇;林傳強;農(nóng)民濤;周佐華
• 申請（專利權(quán)）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;H01L33/00;H01L33/14
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;鄭雋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED外延設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種提高P層MG激活效率的LED外延層生長方法及制得的LED外延層。

背景技術(shù)

以GaN為基礎(chǔ)的發(fā)光二極管(LED)作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性燈優(yōu)點，正在迅速被廣泛地應(yīng)用于交通信號燈、手機背光源、戶外全彩顯示屏、城市景觀照明、汽車內(nèi)外燈、隧道燈等。

因此，LED的各方面性能提升都被業(yè)界重點關(guān)注。

目前，國內(nèi)MOCVD生長LED外延層其中涉及到P型GaN層的生長，采用Mg做摻雜劑，Mg在GaN內(nèi)的電離率非常低，行業(yè)公認的數(shù)據(jù)是：Mg的電離率僅有Mg摻雜濃度的1％。提高Mg電離率的方法一般是加重Mg摻雜濃度，隨著Mg的摻雜加重，P型GaN的晶體質(zhì)量變差，空穴的遷移率降低，阻值增加，器件的驅(qū)動電壓隨之增加，器件的能耗隨之增加；而行業(yè)公認的提升器件的品質(zhì)方向是驅(qū)動電壓低，光輸出高為目標，限制了Mg摻雜濃度的上限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種提高P層MG激活效率的LED外延層生長方法及制得的LED外延層，以解決Mg電離濃度過低的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種LED外延層生長方法，依次包括處理襯底、生長低溫緩沖GaN層、生長非摻雜GaN層、生長摻Si的GaN層、生長有緣層MQW、生長P型AlGaN層、生長P型GaN層步驟，

所述生長P型GaN層步驟為：

在溫度為950-1100℃，反應(yīng)腔壓力在200-600mbar的反應(yīng)室內(nèi)，重復(fù)間隔性地通入A、B兩組原料，直至P型GaN層的厚度為100-300nm；

其中，A組原料為50000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa源、1500-2500sccm的Cp₂Mg源，生成厚度為5-20nm的GaN層；B組原料為50000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2500sccm的Cp₂Mg源、5-15sccm的SiH₄，生成厚度為5-10nm的摻Mg和Si的GaN層，Mg的摻雜濃度為1E+19-1E+20atom/cm³，Si的摻雜濃度1E+17-1E+18atom/cm³。

優(yōu)選的，先通入A組原料，再通入B組原料。

優(yōu)選的，先通入B組原料，再通入A組原料。

優(yōu)選的，所述生長P型GaN層步驟中，摻雜Si濃度低于摻雜Mg濃度的1-2個數(shù)量級。

優(yōu)選的，所述生長有緣層MQW步驟為：

在溫度700-750℃，壓力300-400mbar的反應(yīng)室內(nèi)，通入1500-1700sccm的TMIn和20-30sccm的TMGa生長摻雜In的厚度為3-4nm的In_xGa_(1-x)N層，其中x＝0.15-0.25；

溫度為800-850℃，生長厚度為10-15nm的GaN層，In_xGa_(1-x)N/GaN層的周期數(shù)為10-15；In的摻雜濃度為1E20-3E20atom/cm³。

本發(fā)明還公開了根據(jù)上述的LED外延層生長方法制得的LED外延層，包括厚度為100-300nm的P型GaN層，所述P型GaN層包括若干個雙層單元，每個雙層單元包括：

摻Mg的GaN層：厚度為5-20nm；

摻Mg和Si的GaN層：厚度為5-10nm。

優(yōu)選的，在所述雙層單元中，所述摻Mg的GaN層在所述摻Mg和Si的GaN層之上，或者，所述摻Mg的GaN層在所述摻Mg和Si的GaN層之下。

優(yōu)選的，在非摻雜GaN層和有緣層MQW之間，包括摻Si的GaN層，厚度為2-4um。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過對P型GaN層生長方式的調(diào)整，將原本恒定摻雜的高溫P型摻Mg的GaN層設(shè)計為GaN：Mg和GaN：Mg/Si組合成的超晶格材料，并將超晶格內(nèi)含的GaN材料的厚度設(shè)計為1-5nm。在P層里適當?shù)脑黾觧型摻雜劑Si，適當?shù)募せ頜g的電離，增加空穴濃度，一方面Si的摻雜可以提高P層的晶體質(zhì)量，提高空穴的遷移率，降低驅(qū)動電壓，一方面增加空穴濃度，提高空穴對發(fā)光層的注入，增加器件的發(fā)光效率，使得器件的總體光效提到提升。