[發(fā)明專利]一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811073881.4
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN110911529B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設計）人: 唐軍;吳禮清
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波安芯美半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;魏玉嬌

1.一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述方法包括步驟：

在襯底上，生長第一半導體層；

在所述第一半導體層上生長N型半導體層；

在所述N型半導體層上生長第一多量子阱結(jié)構(gòu)；

在所述第一多量子阱結(jié)構(gòu)上生長第二多量子阱結(jié)構(gòu)，其中，所述第二多量子阱結(jié)構(gòu)至少包括：至少兩個多量子阱和多量子勢壘，其中，所述多量子勢壘包含：含鋁和鎵的第一氮化物，以及含鋁的第二氮化物，且所述第一氮化物和所述第二氮化物交替生長；

在所述第二多量子阱結(jié)構(gòu)上生長第二P型半導體層；所述在所述第二多量子阱結(jié)構(gòu)上生長第二P型半導體層的步驟，包括：在所述第二多量子阱結(jié)構(gòu)上生長厚度為10-100nm的低溫P型GaN層，生長溫度在620-820℃之間，生長時間為5-35min，壓力在100-500Torr之間；

在所述第二P型半導體層上生長電子阻擋層；

在所述電子阻擋層上生長第三P型半導體層；

在一次交替生長中，所述第一氮化物中鋁含量由靠近所述多量子阱到遠離所述多量子阱依次減少，且所述第一氮化物中AlxGa(1-x)N，x的值為0.02-2；

第二氮化物為AlN。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述在所述第一多量子阱結(jié)構(gòu)上生長第二多量子阱結(jié)構(gòu)的步驟，包括：在遠離所述第一多量子阱結(jié)構(gòu)的方向上，循環(huán)生長多量子阱和多量子勢壘，其中，生長溫度在750-920℃，壓力在400-600Torr，Ⅴ/Ⅲ摩爾比為300-8000。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述第一氮化物和所述第二氮化物的生長溫度在800-1000℃之間，壓力在200-500Torr之間，一次生長過程中，所述第一氮化物中含鋁量逐漸減少，且所述第一氮化物和所述第二氮化物的一次生長厚度在8-20nm，所述第二氮化物和所述第一氮化物的厚度比為1:10；所述第一氮化物和所述第二氮化物的生長循環(huán)次數(shù)為6-12次。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述在襯底上，生長第一半導體層的步驟，包括：在含鋁氮化物襯底上，將溫度調(diào)節(jié)至1000-1200℃之間，生長壓力在100-500Torr之間，通入三甲基鎵TMGa，生長厚度為0.5-2.4um之間的第一半導體層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述在所述第一半導體層上生長N型半導體層的步驟，包括：在所述第一半導體層上生長摻雜濃度穩(wěn)定的N型氮化鎵GaN層，所述氮化鎵摻雜濃度范圍為1*10¹⁸ -5*10¹⁹ cm^-3 ,其中，生長溫度在1000-1200℃之間，生長壓力在100-600Torr之間，厚度在1.5-4.5um之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述在所述N型半導體層上生長第一多量子阱結(jié)構(gòu)的步驟，包括：在所述N型半導體層上生長第一多量子阱結(jié)構(gòu)，生長溫度為600-1000℃之間，生長壓力在400-600Torr之間，且所述第一多量子阱由1-20層包含銦和鎵的氮化物和/或含鋁和鎵的氮化物多量子阱組成，單個多量子阱的厚度在0 .5-8nm之間、多量子壘的厚度在5-20nm之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管外延結(jié)構(gòu)生長方法，其特征在于，所述在所述第二P型半導體層上生長所述電子阻擋層的步驟，包括：在所述第二P型半導體層上生長所述電子阻擋層，所述電子阻擋層的生長厚度為10-50nm的P型AlGaN層，生長溫度在900-1100℃之間，生長時間為5-15min，壓力在50-500Torr之間，且所述P型AlGaN層中Al的摩爾組分含量控制在10％-30％之間。