[發明專利]一種紫外LED量子阱生長方法

有效

• 申請號: 202010972085.5
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112201732B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張康;趙維;賀龍飛;吳華龍;何晨光;李成果;廖乾光;陳志濤
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文

1.一種紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述紫外LED的外延層結構從下到上依次包括：生長襯底、N型電子注入層、InGaN/AlGaN量子阱和P型空穴注入層；

所述InGaN/AlGaN量子阱的生長方法包括以下步驟：

(1)壘生長完成后，中斷壘的生長，從壘的生長條件變化到低速InGaN阱的生長條件直至反應室環境穩定；

(2)生長低速InGaN阱，生長速度范圍為0.2nm/min-0.6nm/min；

(3)生長高速InGaN阱，生長速度范圍為0.6nm/min-4nm/min；

(4)生長低速InGaN阱，生長速度范圍為0.2nm/min-0.6nm/min；

(5)重復生長步驟(3)-(4)共1-5周期；

(6)阱生長完成后，中斷阱的生長，從阱的生長條件變化到壘的生長條件，生長AlGaN壘；

(7)重復生長步驟(1)-(6)共1-12周期，完成InGaN/AlGaN量子阱的生長。

2.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述生長襯底包括藍寶石、硅、碳化硅、氮化鎵、氮化鋁中的一種或者是它們幾種構成的復合襯底；

所述N型電子注入層包括Si摻雜的氮化鎵或Si摻雜的鋁鎵氮層；所述N型電子注入層的電子濃度范圍為5E17-4E19cm^-3，厚度為1.5-3μm；

所述P型空穴注入層包括0≤Al組分＜0.1的Mg摻雜AlGaN體材料或AlGaN/GaN超晶格。

3.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述生長襯底和N型電子注入層之間還設有基板層，所述基板層包括未摻雜的氮化鎵、未摻雜的鋁鎵氮、未摻雜的氮化鋁中的至少一種；所述InGaN/AlGaN量子阱和P型空穴注入層之間還設有電子阻擋層，所述電子阻擋層包括Mg摻雜的0.15＜Al組分＜0.3的AlGaN、未摻雜和Mg摻雜的0.15＜Al組分＜0.3的AlGaN組合、Mg摻雜的Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN的0.15＜(x≠y)＜0.3的超晶格中的至少一種；所述生長襯底和基板層之間還設有緩沖層，所述緩沖層包括氮化鎵、氮化鋁或鋁鎵氮。

4.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述N型電子注入層和InGaN/AlGaN量子阱之間還設有電子濃度范圍1E17-2E18cm^-3的低摻雜應力調制層。

5.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述P型空穴注入層之上還包括Mg重摻雜的GaN接觸層，Mg原子濃度＞1E19cm^-3。

6.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述InGaN/AlGaN量子阱采用氮氣做載氣，反應室環境為氮氣氣氛；在中斷壘生長到生長條件變化到阱的生長條件至穩定和中斷阱生長到生長條件變化到壘的生長條件過程中，氮氣和氨氣均保持流通。

7.根據權利要求1所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述步驟(5)和步驟(6)之間還設有生長高速InGaN阱保護層，生長速度范圍為2nm/min-4nm/min的步驟。

8.根據權利要求7所述的紫外LED量子阱生長方法，其特征在于，所述低速InGaN阱的生長條件為：生長溫度為700-850℃，反應室壓力為150-600mbar，Ⅴ/Ⅲ比為4000-60000；

高速InGaN阱的生長條件為：生長溫度為700-850℃，反應室壓力為150-600mbar，Ⅴ/Ⅲ比為4000-60000；

高速InGaN阱保護層的生長條件為：生長溫度為700-850℃，反應室壓力為150-600mbar，Ⅴ/Ⅲ比為4000-40000。