[發明專利]提高底部結晶質量的LED外延生長方法

在審

• 申請號: 201810654520.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108767074A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 朱耀強;苗振林;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
• 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

本發明公開了一種提高底部結晶質量的LED外延生長方法，包括：處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生長非摻雜u?GaN層、生長摻雜Si的n?GaN層、生長發光層、生長p型AlGaN層、生長高溫p型GaN層、降溫冷卻；其中，生長非摻雜u?GaN層包括：保持溫度1000?1200℃，保持反應腔壓力150?300mbar，持續生長150nm?800nm的非摻雜GaN?1層；降溫30?80℃，升高反應腔壓力至500?900mbar，生長100nm?800nm的非摻雜GaN?2層；交替生長非摻雜GaN?1層和非摻雜GaN?2層，且交替生長周期為1?6個周期。相對于現有技術，通過降低相鄰外延層的失配度逐漸阻隔缺陷的向上蔓延，同時減少新產生的缺陷，從而降低位錯密度，提高晶體質量，保證上層正常生長，減少非輻射復合，提高發光效率。

技術領域

本發明涉及LED外延設計應用技術領域，更具體地，涉及一種提高底部結晶質量的LED外延生長方法。

背景技術

目前LED(Light Emitting 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LED的規模也在逐步擴大；市場上對LED產品性能的需求與日俱增，如何生長更質量好的外延層一直是LED行業的焦點問題，因為外延層晶體質量的提高，LED器件的性能可以等到提升，LED的壽命、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。

目前普遍采用的GaN外延層生長方法是在藍寶石襯底上進行異質外延。但是藍寶石與GaN間存在較大的晶格失配(13％-16％)和熱失配，使得GaN外延層中的失配位錯密度較高。傳統的做法是采用低溫緩沖層，通過調整藍寶石襯底的氮化、低溫緩沖層的生長溫度、低溫緩沖層的厚度等，來提高GaN外延層的晶體質量。但是，由于低溫緩沖層還是屬于異質外延，其提升的晶體質量有限。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種提高底部結晶質量的LED外延生長方法，以提高晶體質量，利于上層外延結構的生長。

本發明提供了一種提高底部結晶質量的LED外延生長方法，包括：

處理襯底、生長低溫緩沖層GaN、生長非摻雜u-GaN層、生長摻雜Si的n-GaN層、生長發光層、生長p型AlGaN層、生長高溫p型GaN層、降溫冷卻；其中，

生長非摻雜u-GaN層包括：

保持溫度1000-1200℃，保持反應腔壓力150-300mbar，持續生長150nm-800nm的非摻雜GaN-1層；

降溫30-80℃，升高反應腔壓力至500-900mbar，生長100nm-800nm的非摻雜GaN-2層；

交替生長非摻雜GaN-1層和非摻雜GaN-2層，且交替生長周期為1-6個周期。

優選的，處理襯底，具體為：

襯底為藍寶石襯底；在1000℃-1200℃的H₂氣氛下，保持反應腔壓力100-150mbar，將藍寶石襯底進行高溫處理并清潔襯底表面，高溫處理時間為5min-10min。

優選的，生長低溫緩沖層GaN，具體為：降溫至550℃-650℃，保持反應腔壓力400mbar-600mbar，在襯底上生長厚度為20nm-50nm的低溫緩沖層GaN。

優選的，生長摻雜Si的n-GaN層，具體為：

摻雜Si的n-GaN層的厚度為2μm-4μm，Si摻雜濃度為5E18atoms/cm³-1E19atoms/cm³。

優選的，生長發光層，具體為：