[發明專利]一種提高發光效率的LED外延生長方法

有效

• 申請號: 202011292735.8
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112420883B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 徐平;王杰;謝鵬杰
• 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;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/32;C23C16/34;C23C16/455
• 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;劉伊旸

1.一種提高發光效率的LED外延生長方法，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、生長多量子阱層、生長AlGaN電子阻擋層、生長摻雜Mg的P型GaN層和降溫冷卻；其中生長多量子阱層依次包括：摻Mg預處理、生長InGaN阱層、生長In漸變In_xMg_1-x-yN_y層、生長MgAlN層、生長GaN漸變層、生長GaN壘層，具體步驟為：

A、將反應腔壓力控制在200-280mbar，反應腔溫度控制在800-850℃，通入NH₃以及Cp₂Mg，進行25-35秒摻Mg預處理，且控制Mg的摻雜濃度由2E20atom/cm³漸變減少至2E18atom/cm³；

B、反應腔壓力保持不變，升高反應腔溫度至900-950℃，通入NH₃、TMGa以及TMIn，生長厚度為3-5nm的InGaN阱層；

C、保持反應腔壓力不變，升高反應腔溫度至1000-1050℃，通入NH₃、Cp₂Mg、TMIn以及N₂，生長厚度為8-12nm的In漸變In_xMg_1-x-yN_y層，其中x的范圍為0.05-0.20，y的范圍為0.02-0.15，生長過程中控制In原子摩爾含量從8％漸變升高至20％；

D、保持反應腔壓力不變，降低反應腔溫度至700-750℃，通入NH₃、Cp₂Mg、TMAl以及N₂，生長厚度為10-15nm的MgAlN層；

E、升高反應腔溫度至850℃，反應腔壓力升高至300mbar，通入NH₃、TMGa、N₂以及SiH₄，生長5-8nm的GaN漸變層，生長過程中控制Si的摻雜濃度由1E22atom/cm³漸變減少至1E21atom/cm³，溫度由850℃漸變降低至780℃，反應腔壓力由300mbar漸變增加至450mbar；

F、控制溫度為800℃，保持反應腔壓力300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N₂，生長10nm的GaN壘層；

重復上述步驟A-F，周期性依次進行摻Mg預處理、生長InGaN阱層、生長In漸變In_xMg_1-x-yN_y層、生長MgAlN層、生長GaN漸變層以及GaN壘層的步驟，周期數為3-10個。

2.根據權利要求1所述的提高發光效率的LED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。

3.根據權利要求2所述的提高發光效率的LED外延生長方法，其特征在于，所述生長低溫GaN緩沖層的具體過程為：

降溫至500-600℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa及100-130L/min的H₂，在藍寶石襯底上生長厚度為20-40nm的低溫GaN緩沖層；

升高溫度到1000-1100℃，保持反應腔壓力300-600mbar，通入流量為30000-40000sccm的NH₃、100-130L/min的H₂，保溫300-500s，將低溫GaN緩沖層腐蝕成不規則島形。