[發明專利]一種減少LED發光波長藍移量的LED外延生長方法

有效

• 申請號: 202010929015.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112048710B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 徐平;胡耀武;尹志哲
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;C23C16/44;C23C16/34;C23C16/18;H01L33/00;H01L33/06;H01L33/12;H01L33/14;H01L33/32
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 張勇;唐玲

1.一種減少LED發光波長藍移量的外延生長方法，其特征在于，依次包括：處理襯底、生長低溫GaN緩沖層、生長不摻雜GaN層、生長摻雜Si的N型GaN層、生長多量子阱發光層、生長AlGaN電子阻擋層、生長摻雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻；所述生長多量子阱發光層依次包括：生長InGaN阱層、摻Si預處理、生長In漸變減少In_XGa_1-X層、生長In漸變增加In_yN_1-y層、生長In恒定In_zAl_1-z層、Mg擴散處理、生長GaN壘層和InGaN：Mg/Si保護層，具體為：

A、控制反應腔壓力280-350mbar，控制反應腔溫度800-850℃，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、10000-15000sccm的TMIn，生長厚度為3nm的InGaN阱層；

B、保持反應腔的溫度和壓力不變，通入NH₃、SiH₄、TMIn，關閉TMGa，做5-10秒摻Si預處理；

C、控制反應腔的溫度和壓力不變，關閉SiH₄，通入TMGa和TMIn，生長3-7nm的In_XGa_1-X層，其中X的范圍為0.1-0.15，生長過程中控制In的摻雜濃度由1E21?atom/cm³均勻漸變減少至1E20?atom/cm³；

D、反應腔的壓力保持不變，將反應腔溫度升高至900-950℃，關閉TMGa，通入NH₃和TMIn，生長10-15nm的In_yN_1-y層，其中y的范圍為0.2-0.25，生長過程中控制In的摻雜濃度由1E20atom/cm³均勻漸變增加至1E21atom/cm³；

E、升溫至1000～1050℃，反應腔壓力維持在200-300mbar，關閉NH₃，通入TMIn和TMAl，生長5-10nm的In_zAl_1-z層，其中Z的范圍為0.2-0.3，生長過程中控制In的摻雜濃度恒定為2E20atom/cm³；

F、控制反應腔的溫度和壓力不變，停止通入TMAl，保持NH₃氣的通入，并通入Cp₂Mg進行Mg擴散處理，處理過程中控制Mg的摻雜濃度由2E21atom/cm³均勻的變化到3E22?atom/cm³，Mg擴散處理時間為15-20s；

G、保持反應腔壓力不變，降低反應腔溫度至700-750℃，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、20-60sccm的TMGa及100-130L/min的N₂，生長10nm的GaN壘層；

H、保持反應腔壓力不變，升高反應腔溫度至780-820℃，通入流量為36000-40000sccm的NH₃、80-100sccm的TMGa、4000-5000sccm的TMIn以及Cp₂Mg和SiH₄，生長厚度為2.5-3.5nm的InGaN：Mg/Si保護層，其中，Mg和Si的摻雜比例為1:1.5；

重復上述步驟A-H，周期性依次進行生長InGaN阱層、摻Si預處理、生長In漸變減少In_XGa_1-X層、生長In漸變增加In_yN_1-y層、生長In恒定In_zAl_1-z層、Mg擴散處理、生長GaN壘層和InGaN：Mg/Si保護層，周期數為3-10個。

2.根據權利要求1所述的減少LED發光波長藍移量的外延生長方法，其特征在于，在1000-1100℃的溫度下，通入100-130L/min的H₂，保持反應腔壓力100-300mbar，處理藍寶石襯底5-10min。