[發明專利]一種LED外延生長方法

有效

• 申請號: 201710681976.3
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107394018B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 徐平
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;C30B25/02;C30B29/40
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

本發明提供了一種LED外延生長方法，該方法通過在生長多量子阱層后先生長一層摻雜Zn的InGaN:Zn結構層，阻擋電子向p型GaN遷移，避免大量電子從多量子阱層泄漏出至P型層，從而提高多量子阱層的電子濃度；然后通過生長高摻雜Mg濃度的AlGaN:Mg薄壘層，來提供高的空穴濃度，并有效推動空穴注入多量子阱層，增加多量子阱層的電子空穴對數量。另外，利用AlGaN與InGaN的晶格不匹配，在InGaN:Zn結構層與AlGaN:Mg薄壘層的界面處產生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進一步提高多量子阱層的空穴注入水平，降低LED的工作電壓，提高LED的發光效率。

技術領域

本發明屬于LED技術領域，具體涉及一種LED外延生長方法。

背景技術

發光二極管(Light-Emitting Diode，LED)是一種將電能轉化為光能的半導體電子器件。當電流流過時，電子與空穴在其內復合而發出單色光。LED作為一種高效、環保、綠色新型固態照明光源，具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性、色彩豐富等優點。目前國內生產LED的規模正在逐步擴大，但是LED仍然存在效率低下的問題。

傳統的LED結構外延生長方法，包括如下步驟：

1、在溫度為1000-1100℃，反應腔壓力為100-300mbar，通入100-130L/min的H₂的條件下，處理藍寶石襯底5-10分鐘；

2、生長低溫GaN緩沖層，并在所述低溫GaN緩沖層形成不規則小島；

3、生長非摻雜GaN層；

4、生長Si摻雜的第一N型GaN層；

5、生長Si摻雜的第二N型GaN層；

6、生長多量子阱層；

7、生長P型AlGaN層；

8、生長Mg摻雜的P型GaN層；

9、在溫度為650-680℃的條件下保溫20-30min，接著關閉加熱系統、關閉給氣系統，隨爐冷卻。

氮化鎵是LED中應用最廣的半導體材料。氮化鎵材料為釬鋅礦結構，材料本身自極化效應和晶格不匹配產生量子限制斯塔克效應，隨著驅動電流增加，電子漏電流現象變得更加嚴重，嚴重阻礙了LED效率的提高，影響LED的節能效果。

因此，提供一種LED外延生長方法，減輕量子限制斯塔克效應的影響，減少漏電流，進而提高LED的發光效率，是本技術領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決背景技術中量子限制斯塔克效應影響LED發光效率的技術問題，本發明公開了一種LED外延生長方法，通過形成不對稱阱壘結構，能夠抑制電子泄露出多量子阱層，進而抑制電子漏電流的產生，并能有效推動空穴注入多量子阱層，增加多量子阱層的電子空穴對數量，增強發光輻射效率，從而提升LED的亮度。

為解決上述背景技術中的問題，本發明一種LED外延生長方法，所述LED外延是采用金屬化學氣相沉積法MOCVD對基底進行處理獲得的，包括如下步驟：

在溫度為1000-1100℃，反應腔壓力為100-300mbar，通入100-130L/min的H₂的條件下，處理藍寶石襯底5-10分鐘；

生長低溫GaN緩沖層，并在所述低溫GaN緩沖層形成不規則小島；

生長非摻雜GaN層；

生長Si摻雜的N型GaN層；

生長多量子阱層；