本發(fā)明屬于led技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種led外延生長方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(light-emittingdiode，led)是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子器件。當(dāng)電流流過時，電子與空穴在其內(nèi)復(fù)合而發(fā)出單色光。led作為一種高效、環(huán)保、綠色新型固態(tài)照明光源，具有低電壓、低功耗、體積小、重量輕、壽命長、高可靠性等優(yōu)點，正在被迅速廣泛地得到應(yīng)用。尤其是在照明領(lǐng)域，大功率芯片是未來led發(fā)展的趨勢。

在制作led芯片技術(shù)中，如何提高led芯片的光效是本領(lǐng)域研究的熱點。高光效意味著光功率高、驅(qū)動電壓低，光功率一定程度上受到p層空穴濃度的限制，驅(qū)動電壓一定程度上受到p層空穴遷移率的限制。p層注入的空穴濃度增加，量子阱層空穴和電子的復(fù)合效率增加，光功率增加，而p層空穴遷移率增加，驅(qū)動電壓降低。但是傳統(tǒng)的生長方法難以提高led芯片的量子阱區(qū)域注入的空穴濃度。

以下提供一種傳統(tǒng)led外延結(jié)構(gòu)生長方法，采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd，步驟如下：

(1)將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面。

(2)在基底上生長緩沖層；

(3)在緩沖層上生長u-gan層；

(4)在u-gan層上生長n-gan層；

(5)在n-gan層上生長量子阱層；

(6)在量子阱層上生長p型algan層；

(7)在p型algan層上生長p型gan層。

由于傳統(tǒng)led外延結(jié)構(gòu)生長方法制備出的led芯片的量子阱區(qū)域空穴注入濃度較低，因此，提供一種led外延生長方法，提高led芯片的量子阱區(qū)域注入的空穴濃度，進(jìn)而提高光功率和降低驅(qū)動電壓，是本技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中量子阱區(qū)域注入的空穴濃度低導(dǎo)致的光功率較低和驅(qū)動電壓較高的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種led外延生長方法，所述led外延是采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd對基底進(jìn)行處理獲得的，包括如下步驟：

將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面；

在所述基底上生長緩沖層；

在所述緩沖層上生長u-gan層；

在所述u-gan層上生長n-gan層；

在所述n-gan層上生長量子阱層；

在所述量子阱層上生長al漸變algan層，其中，al的摩爾組分隨著生長逐漸減?。?/p>

在所述al漸變algan層上生長ingan:mg層；

在所述ingan:mg層上生長in漸變ingan層；

在所述in漸變ingan層上生長p型algan層，in的摩爾組分隨著生長逐漸增加；

在所述p型algan層上生長p型gan層。

可選地，所述的led外延生長方法還包括：在所述基底與所述緩沖層之間生長成核層，進(jìn)一步為:在通入nh3和tmga，溫度為500-620℃，壓力為400-650torr的條件下，在所述基底上生長厚度為20-40nm的gan作為所述成核層，所述成核層生長結(jié)束后，在通入tmga，溫度為1000-1100℃的條件下對所述成核層退火處理5-10min。

可選地，所述的led外延生長方法還包括：在所述p型gan層上生長p型gan接觸層，進(jìn)一步為：在通入tega和cp2mg，溫度為850-1050℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型gan層上生長厚度為5-20nm的所述p型gan接觸層，所述p型gan接觸層的mg摻雜濃度為10¹⁹-10²²cm^-3。

可選地，在外延生長結(jié)束后，對所述led外延進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步為：將所述led外延在溫度為650-800℃，氮氣氛圍下退火處理5-10min，再降至室溫。

可選地，所述緩沖層進(jìn)一步為：所述緩沖層在通入tmga，溫度為900-1050℃，壓力為400-650torr的條件下生長厚度為0.2-1um的gan作為所述緩沖層。

可選地，所述u-gan層進(jìn)一步為：在通入nh3和tmga，溫度為1050-1200℃，壓力為100-500torr的條件下生長的厚度為1-3um的所述u-gan層。

可選地，所述n-gan層進(jìn)一步為：在通入nh3、tmga和sih4，溫度為1050-1200℃，壓力為100-600torr的條件下生長厚度為2-4um所述n-gan層，所述n-gan層的si摻雜濃度為8×10¹⁸-2×10¹⁹cm^-3。

可選地，所述量子阱層，包括：5-15個周期的交替的inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層和gan壘層組成的阱壘結(jié)構(gòu)，其中，

所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin及sih4，溫度為700-800℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為2-5nm的所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層；

所述gan壘層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin和sih4，溫度為800-950℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為8-15nm的所述gan壘層，所述gan壘層的si摻雜濃度為8×10¹⁶-6×10¹⁷cm^-3。

可選地，所述al漸變algan層進(jìn)一步為：在通入tmal和tmga，生長溫度為750-900℃，壓力在20-200torr的條件下生長厚度為10-50nm的所述al漸變algan層，所述al漸變algan層的al的摩爾組分隨著生長由20％-10％漸變至5％-0％。

可選地，所述ingan:mg層進(jìn)一步為：在通入tmin、tmga及cp2mg，溫度為700-900℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為20-100nm的所述ingan:mg層，所述ingan:mg層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3，in摩爾組分為1-5％。

可選地，所述in漸變ingan層進(jìn)一步為：在通入tmin、tmga，生長溫度范圍為700-900℃，生長壓力為100-500torr的條件下生長的厚度為5-20nm的所述in漸變ingan層，所述in漸變ingan層的in的摩爾組分隨著生長由1％-5％漸變增加至2％-10％。

可選地，所述p型algan層進(jìn)一步為：在通入tmal、tmga和cp2mg，溫度為900-1100℃，壓力為20-200torr的條件下生長的厚度為20-100nm的所述p型algan層，所述p型algan層的al的摩爾組分為5％-30％，mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

可選地，所述p型gan層進(jìn)一步為：在通入tmga和cp2mg，溫度為850-1000℃，壓力為100-500torr的條件下生長的厚度為30-200nm的所述p型gan層，所述p型algan層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所述的led外延生長方法，達(dá)到了如下效果：

(1)在量子阱層生長完之后，生長一層al漸變algan層作為第一電子阻擋層，第一電子阻擋層避免大量電子泄漏至p型層；在al漸變algan層上生長低溫ingan:mg層，接著生長in漸變ingan層，再在in漸變ingan層生長p型algan層，其中，由ingan:mg層和in漸變ingan層構(gòu)成新型電子注入層，p型algan層作為第二電子阻擋層，ingan:mg通過提高的mg摻雜濃度來獲得高的空穴濃度，而in漸變ingan層和p型algan層由于algan與ingan的晶格不匹配，在新型電子注入層與第二電子阻擋層的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進(jìn)一步提高量子阱區(qū)域的空穴注入水平，降低led的工作電壓，提高led的發(fā)光效率；

(2)增加了p型gan接觸層，以降低接觸電阻，增加了對led外延結(jié)構(gòu)的退火處理步驟，增加了量子阱層的空穴的濃度，有助于進(jìn)一步提高led的光效率，降低驅(qū)動電壓；

(3)在基底與緩沖層之間增加了成核層，成核層有利于形成高性能的緩沖層。

當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的led外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)的led外延生長方法；

圖3為實施例1中的led外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1中的led外延生長方法的流程圖；

圖5為實施例2中的led外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實施例2中的led外延生長方法的流程圖；

圖7為實施例3中的led外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實施例3中的led外延生長方法的流程圖；

圖9為尺寸為30mil×30mil的樣品1和樣品2的亮度分布圖；

圖10為尺寸為30mil×30mil的樣品1和樣品2的電壓分布圖。

具體實施方式

如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”?！按笾隆笔侵冈诳山邮盏恼`差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。

另外，本說明書并沒有將權(quán)利要求書公開的構(gòu)件和方法步驟限定于實施方式的構(gòu)件和方法步驟。特別是，在實施方式中記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其結(jié)構(gòu)順序和鄰接順序以及制造方法等只要沒有具體的限定，就僅作為說明例，而不是將本發(fā)明的范圍限定于此。附圖中所示的結(jié)構(gòu)部件的大小和位置關(guān)系是為了清楚地進(jìn)行說明而放大示出。

以下結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本申請的限定。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的led外延結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖1，現(xiàn)有技術(shù)的led外延結(jié)構(gòu)，包括：依次位于基底101上方的緩沖層102、u-gan層103、n-gan層104、量子阱層105、p型algan層106和p型gan層107。其中，所述基底101為藍(lán)寶石基底。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)的led外延生長方法。請參見圖2，現(xiàn)有技術(shù)的led外延生長方法，采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd，包括如下步驟：

步驟s201：對基底進(jìn)行退火處理

具體地，將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面。

步驟s202：在基底上生長緩沖層

具體地，在通入tmga，溫度為900-1050℃，壓力為400-650torr的條件下生長厚度為0.2-1um的gan作為所述緩沖層。

步驟s203：在緩沖層上生長u-gan層

具體地，在通入nh3和tmga，溫度為1050-1200℃，壓力為100-500torr的條件下在所述緩沖層上生長的厚度為1-3um的所述u-gan層。

步驟s204：在u-gan層上生長n-gan層

具體地，在通入nh3、tmga和sih4，溫度為1050-1200℃，壓力為100-600torr的條件下在所述u-gan層上生長厚度為2-4um所述n-gan層，所述n-gan層的si摻雜濃度為8×10¹⁸-2×10¹⁹cm^-3。

步驟s205：在n-gan層上生長量子阱層

具體地，所述量子阱層，包括：5-15個周期的交替的inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層和gan壘層組成的阱壘結(jié)構(gòu)，其中，

所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin及sih4，溫度為700-800℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為2-5nm的所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層；

所述gan壘層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin和sih4，溫度為800-950℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為8-15nm的所述gan壘層，所述gan壘層的si摻雜濃度為8×10¹⁶-6×10¹⁷cm^-3。

步驟s206：在量子阱層上生長p型algan層；

具體地，在通入tmal、tmga和cp2mg，溫度為900-1100℃，壓力為20-200torr的條件下，在所述量子阱層上生長的厚度為20-100nm的所述p型algan層，所述p型algan層的al的摩爾組分為5％-30％，mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s207：在p型algan層上生長p型gan層

具體地，在通入tmga和cp2mg，溫度為850-1000℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型algan層上生長的厚度為30-200nm的所述p型gan層，所述p型algan層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

可選地，該方法還包括：在所述p型gan層上生長p型gan接觸層，進(jìn)一步為：在通入tega和cp2mg，溫度為850-1050℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型gan層上生長厚度為5-20nm的所述p型gan接觸層，所述p型gan接觸層的mg摻雜濃度為10¹⁹-10²²cm^-3。

可選地，在外延生長結(jié)束后，對所述led外延進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步為：將所述led外延在溫度為650-800℃，氮氣氛圍下退火處理5-10min，再降至室溫。

外延結(jié)構(gòu)經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕等后續(xù)半導(dǎo)體加工工藝制成單顆小尺寸芯片。

實施例1

圖3是本實施例的led外延結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖3，本實施例提供了一種led外延結(jié)構(gòu)，包括：依次位于基底301上方的緩沖層302、u-gan層303、n-gan層304、量子阱層305、al漸變algan層306、ingan:mg層307、in漸變ingan層308、p型algan層309和p型gan層310。其中，所述基底301為藍(lán)寶石基底。

圖4為本實施例中的led外延生長方法的流程圖。請參見圖4，本實施例提供的led外延生長方法，所述led外延是采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd對基底進(jìn)行處理獲得的，包括如下步驟：

步驟s401：對基底進(jìn)行退火處理

具體地，將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面。

步驟s402：在基底上生長緩沖層

具體地，在通入tmga，溫度為900-1050℃，壓力為400-650torr的條件下，在所述基底上生長厚度為0.2-1um的gan作為所述緩沖層。

步驟s403：在緩沖層上生長u-gan層

具體地，在通入nh3和tmga，溫度為1050-1200℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述緩沖層上生長的厚度為1-3um的非摻雜的所述u-gan層。

步驟s404：在u-gan層上生長n-gan層

具體地，在通入nh3、tmga和sih4，溫度為1050-1200℃，壓力為100-600torr的條件下，在所述u-gan層上生長厚度為2-4um所述n-gan層，所述n-gan層的si摻雜濃度為8×10¹⁸-2×10¹⁹cm^-3。

步驟s405：在n-gan層上生長量子阱層

具體地，所述量子阱層，包括：5-15個周期的交替的inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層和gan壘層組成的阱壘結(jié)構(gòu)，其中，

所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin及sih4，溫度為700-800℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為2-5nm的所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層；

所述gan壘層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin和sih4，溫度為800-950℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為8-15nm的所述gan壘層，所述gan壘層的si摻雜濃度為8×10¹⁶-6×10¹⁷cm^-3。

步驟s406：在量子阱層上生長al漸變algan層

具體地，在通入tmal和tmga，生長溫度為750-900℃，壓力在20-200torr的條件下在，所述量子阱層上生長厚度為10-50nm的所述al漸變algan層，所述al漸變algan層的al的摩爾組分隨著生長由20％-10％漸變至5％-0％。

步驟s407：在al漸變algan層上生長ingan:mg層

具體地，在通入tmin、tmga及cp2mg，溫度為700-900℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述al漸變algan層上生長厚度為20-100nm的所述ingan:mg層，所述ingan:mg層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3，in摩爾組分為1-5％。

步驟s408：在ingan:mg層上生長in漸變ingan層

具體地，在通入tmin、tmga，生長溫度范圍為700-900℃，生長壓力為100-500torr的條件下，在所述ingan:mg層上生長的厚度為5-20nm的所述in漸變ingan層，所述in漸變ingan層的in的摩爾組分隨著生長由1％-5％漸變增加至2％-10％。

步驟s409：在in漸變ingan層上生長p型algan層

具體地，在通入tmal、tmga和cp2mg，溫度為900-1100℃，壓力為20-200torr的條件下，在所述in漸變ingan層上生長的厚度為20-100nm的所述p型algan層，所述p型algan層的al的摩爾組分為5％-30％，mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s410：在p型algan層生長p型gan層

具體地，在通入tmga和cp2mg，溫度為850-1000℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型algan層上生長的厚度為30-200nm的所述p型gan層，所述p型algan層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

本實施例提供的led外延生長方法，在傳統(tǒng)的量子阱層生長完之后，生長一層al漸變algan層作為第一電子阻擋層，第一電子阻擋層避免大量電子泄漏至p型algan；在al漸變algan層上生長低溫ingan:mg層，接著生長in漸變ingan層，再在in漸變ingan層生長p型algan層，其中，由ingan:mg層和in漸變ingan層構(gòu)成新型電子注入層，p型algan層作為第二電子阻擋層，ingan:mg通過提高的mg摻雜濃度來獲得高的空穴濃度，而in漸變ingan層和p型algan層由于algan與ingan的晶格不匹配，在新型電子注入層與第二電子阻擋層的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進(jìn)一步提高量子阱區(qū)域的空穴注入水平，降低led的工作電壓，提高led的發(fā)光效率。

實施例2

圖5是本實施例的led外延結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖5，本實施例提供了一種led外延結(jié)構(gòu)，包括：依次位于基底501上方的緩沖層502、u-gan層503、n-gan層504、量子阱層505、al漸變algan層506、ingan:mg層507、in漸變ingan層508、p型algan層509、p型gan層510及p型gan層接觸層511。其中，所述基底501為(0001)面藍(lán)寶石基底。

圖6為本實施例中的led外延生長方法的流程圖。請參見圖6，本實施例提供的led外延生長方法，所述led外延是采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd對基底進(jìn)行處理獲得的，包括如下步驟：

步驟s601：對基底進(jìn)行退火處理

具體地，將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面。

步驟s602：在基底上生長緩沖層

具體地，在通入tmga，溫度為900-1050℃，壓力為400-650torr的條件下，在所述基底上生長厚度為0.2-1um的gan作為所述緩沖層。

步驟s603：在緩沖層上生長u-gan層

具體地，在通入nh3和tmga，溫度為1050-1200℃，壓力為100-500torr的條件下在所述緩沖層上生長的厚度為1-3um的非摻雜的所述u-gan層。

步驟s604：在u-gan層上生長n-gan層

具體地，在通入nh3、tmga和sih4，溫度為1050-1200℃，壓力為100-600torr的條件下，在所述u-gan層上生長厚度為2-4um所述n-gan層，所述n-gan層的si摻雜濃度為8×10¹⁸-2×10¹⁹cm^-3。

步驟s605：在n-gan層上生長量子阱層

具體地，所述量子阱層，包括：5-15個周期的交替的inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層和gan壘層組成的阱壘結(jié)構(gòu)，其中，

所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin及sih4，溫度為700-800℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為2-5nm的所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層；

所述gan壘層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin和sih4，溫度為800-950℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為8-15nm的所述gan壘層，所述gan壘層的si摻雜濃度為8×10¹⁶-6×10¹⁷cm^-3。

步驟s606：在量子阱層上生長al漸變algan層

具體地，在通入tmal和tmga，生長溫度為750-900℃，壓力在20-200torr的條件下，在所述量子阱層上生長厚度為10-50nm的所述al漸變algan層，al的摩爾組分隨著生長由20％-10％漸變至5％-0％。

步驟s607：在al漸變algan層上生長ingan:mg層

具體地，在通入tmin、tmga及cp2mg，溫度為700-900℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述al漸變algan層上生長厚度為20-100nm的所述ingan:mg層，所述ingan:mg層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3，in摩爾組分為1-5％。

步驟s608：在ingan:mg層上生長in漸變ingan層

具體地，在通入tmin、tmga，生長溫度范圍為700-900℃，生長壓力為100-500torr的條件下，在所述ingan:mg層上生長的厚度為5-20nm的所述in漸變ingan層，所述in漸變ingan層的in的摩爾組分隨著生長由1％-5％漸變增加至2％-10％。

步驟s609：在in漸變ingan層上生長p型algan層

具體地，在通入tmal、tmga和cp2mg，溫度為900-1100℃，壓力為20-200torr的條件下，在所述in漸變ingan層上生長的厚度為20-100nm的所述p型algan層，所述p型algan層的al的摩爾組分為5％-30％，mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s610：在p型algan層生長p型gan層

具體地，在通入tmga和cp2mg，溫度為850-1000℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型algan層上生長的厚度為30-200nm的所述p型gan層，所述p型algan層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s611：在p型gan層上生長p型gan接觸層

具體地，在通入tega和cp2mg，溫度為850-1050℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型gan層上生長厚度為5-20nm的所述p型gan接觸層，所述p型gan接觸層的mg摻雜濃度為10¹⁹-10²²cm^-3。

步驟s612：對led外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火處理

具體地，在外延生長結(jié)束后，對所述led外延進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步為：將所述led外延在溫度為650-800℃，氮氣氛圍下退火處理5-10min，再降至室溫。

本實施例提供的led外延生長方法，在傳統(tǒng)的量子阱層生長完之后，生長一層al漸變algan層作為第一電子阻擋層，第一電子阻擋層避免大量電子泄漏至p型algan；在al漸變algan層上生長低溫ingan:mg層，接著生長in漸變ingan層，再在in漸變ingan層生長p型algan層，其中，由ingan:mg層和in漸變ingan層構(gòu)成新型電子注入層，p型algan層作為第二電子阻擋層，ingan:mg通過提高的mg摻雜濃度來獲得高的空穴濃度，而in漸變ingan層和p型algan層由于algan與ingan的晶格不匹配，在新型電子注入層與第二電子阻擋層的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進(jìn)一步提高量子阱區(qū)域的空穴注入水平，降低led的工作電壓，提高led的發(fā)光效率；增加了p型gan接觸層，以降低接觸電阻；增加了對led外延結(jié)構(gòu)的退火處理步驟，增加了量子阱層的空穴的濃度，有助于進(jìn)一步提高led的光效率，降低驅(qū)動電壓。

實施例3

圖7是本實施例的led外延結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖7，本實施例提供了一種led外延結(jié)構(gòu)，包括：依次位于基底701上方的成核層702、緩沖層703、u-gan層704、n-gan層705、量子阱層706、al漸變algan層707、ingan:mg層708、in漸變ingan層709、p型algan層710、p型gan層711及p型gan層接觸層712。其中，所述基底701為(0001)面藍(lán)寶石基底。

圖8為本實施例中的led外延生長方法的流程圖。請參見圖8，本實施例提供的led外延生長方法，所述led外延是采用金屬化學(xué)氣相沉積法mocvd對基底進(jìn)行處理獲得的，包括如下步驟：

步驟s801：對基底進(jìn)行退火處理

具體地，將所述基底在1050-1150℃溫度下，氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述基底表面。

步驟s802：在基底上生長成核層

具體地，在通入nh3和tmga，溫度為500-620℃，壓力為400-650torr的條件下，在所述基底上生長厚度為20-40nm的gan作為所述成核層，所述成核層生長結(jié)束后，在通入tmga，溫度為1000-1100℃的條件下對所述成核層退火處理5-10min。

步驟s803：在成核層上生長緩沖層

具體地，在通入tmga，溫度為900-1050℃，壓力為400-650torr的條件下，在所述成核層上生長厚度為0.2-1um的gan作為所述緩沖層。

步驟s804：在緩沖層上生長u-gan層

具體地，在通入nh3和tmga，溫度為1050-1200℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述緩沖層上生長的厚度為1-3um的非摻雜的所述u-gan層。

步驟s805：在u-gan層上生長n-gan層

具體地，在通入nh3、tmga和sih4，溫度為1050-1200℃，壓力為100-600torr的條件下，在所述u-gan層上生長厚度為2-4um所述n-gan層，所述n-gan層的si摻雜濃度為8×10¹⁸-2×10¹⁹cm^-3。

步驟s806：在n-gan層上生長量子阱層

具體地，所述量子阱層，包括：5-15個周期的交替的inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層和gan壘層組成的阱壘結(jié)構(gòu)，其中，

所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin及sih4，溫度為700-800℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為2-5nm的所述inyga1-yn(y＝0.1-0.3)阱層；

所述gan壘層進(jìn)一步為：在通入tega、tmin和sih4，溫度為800-950℃，壓力為100-500torr的條件下生長厚度為8-15nm的所述gan壘層，所述gan壘層的si摻雜濃度為8×10¹⁶-6×10¹⁷cm^-3。

步驟s807：在量子阱層上生長al漸變algan層

具體地，所述al漸變algan層進(jìn)一步為：在通入tmal和tmga，生長溫度為750-900℃，壓力在20-200torr的條件下，在所述量子阱層上生長厚度為10-50nm的所述al漸變algan層，所述al漸變algan層al的摩爾組分隨著生長由20％-10％漸變至5％-0％。

步驟s808：在al漸變algan層上生長ingan:mg層

具體地，在通入tmin、tmga及cp2mg，溫度為700-900℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述al漸變algan層上生長厚度為20-100nm的所述ingan:mg層，所述ingan:mg層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3，in摩爾組分為1-5％。

步驟s809：在ingan:mg層上生長in漸變ingan層

具體地，在通入tmin、tmga，生長溫度范圍為700-900℃，生長壓力為100-500torr的條件下，在所述ingan:mg層上生長的厚度為5-20nm的所述in漸變ingan層，所述in漸變ingan層的in的摩爾組分隨著生長由1％-5％漸變增加至2％-10％。

步驟s810：在in漸變ingan層上生長p型algan層

具體地，在通入tmal、tmga和cp2mg，溫度為900-1100℃，壓力為20-200torr的條件下，在所述in漸變ingan層上生長的厚度為20-100nm的所述p型algan層，所述p型algan層的al的摩爾組分為5％-30％，mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s811：在p型algan層生長p型gan層

具體地，在通入tmga和cp2mg，溫度為850-1000℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型algan層上生長的厚度為30-200nm的所述p型gan層，所述p型algan層的mg摻雜濃度為10¹⁸-10²¹cm^-3。

步驟s812：在p型gan層上生長p型gan接觸層

具體地，在通入tega和cp2mg，溫度為850-1050℃，壓力為100-500torr的條件下，在所述p型gan層上生長厚度為5-20nm的所述p型gan接觸層，所述p型gan接觸層的mg摻雜濃度為10¹⁹-10²²cm^-3。

步驟s813：對led外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火處理

具體地，在外延生長結(jié)束后，對所述led外延進(jìn)行退火處理，進(jìn)一步為：將所述led外延在溫度為650-800℃，氮氣氛圍下退火處理5-10min，再降至室溫。

外延結(jié)構(gòu)經(jīng)過清洗、沉積、光刻和刻蝕等后續(xù)半導(dǎo)體加工工藝制成單顆小尺寸芯片。

本實施例提供的led外延生長方法，在傳統(tǒng)的量子阱層生長完之后，生長一層al漸變algan層作為第一電子阻擋層，第一電子阻擋層避免大量電子泄漏至p型algan；在al漸變algan層上生長低溫ingan:mg層，接著生長in漸變ingan層，再在in漸變ingan層生長p型algan層，其中，由ingan:mg層和in漸變ingan層構(gòu)成新型電子注入層，p型algan層作為第二電子阻擋層，ingan:mg通過提高的mg摻雜濃度來獲得高的空穴濃度，而in漸變ingan層和p型algan層由于algan與ingan的晶格不匹配，在新型電子注入層與第二電子阻擋層的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進(jìn)一步提高量子阱區(qū)域的空穴注入水平，降低led的工作電壓，提高led的發(fā)光效率；增加了p型gan接觸層，以降低接觸電阻；增加了對led外延結(jié)構(gòu)的退火處理步驟，增加了量子阱層的空穴的濃度，有助于進(jìn)一步提高led的光效率，降低驅(qū)動電壓；在基底與緩沖層之間增加了成核層，成核層有利于形成高性能的緩沖層。

實施例4

利用傳統(tǒng)生長方式和本發(fā)明提供的生長方式分別制備樣品，制備出的led芯片的尺寸為30mil×30mil，其中，傳統(tǒng)生長方式制備出的為樣品1，本發(fā)明提供的生長方式制備出的為樣品2。樣品1和樣品2的生長條件如表1所示：

表1：樣品1與樣品2的生長條件對比表

分別對樣品1和樣品2的亮度和驅(qū)動電壓進(jìn)行測試，結(jié)果分別如圖9和圖10所示。

請參見圖9，樣品1的亮度為500mw，而樣品2的亮度為532mw，可見采用本發(fā)明提供的led外延生長方法，能夠大幅提高led芯片的亮度。

請參見圖10，樣品1的驅(qū)動電壓為3.32v，而樣品2的驅(qū)動電壓為3.15v，可見采用本發(fā)明提供的led外延生長方法，能夠大幅降低led芯片的驅(qū)動電壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所述的led外延生長方法，達(dá)到了如下效果：

(1)在量子阱層生長完之后，生長一層al漸變algan層作為第一電子阻擋層，第一電子阻擋層避免大量電子泄漏至p型層；在al漸變algan層上生長低溫ingan:mg層，接著生長in漸變ingan層，再在in漸變ingan層生長p型algan層，其中，由ingan:mg層和in漸變ingan層構(gòu)成新型電子注入層，p型algan層作為第二電子阻擋層，ingan:mg通過提高的mg摻雜濃度來獲得高的空穴濃度，而in漸變ingan層和p型algan層由于algan與ingan的晶格不匹配，在新型電子注入層與第二電子阻擋層的界面處產(chǎn)生二維空穴氣，借助二維空穴氣，提高空穴橫向擴展效率，進(jìn)一步提高量子阱區(qū)域的空穴注入水平，降低led的工作電壓，提高led的發(fā)光效率；

(2)增加了p型gan接觸層，以降低接觸電阻，增加了對led外延結(jié)構(gòu)的退火處理步驟，增加了量子阱層的空穴的濃度，有助于進(jìn)一步提高led的光效率，降低驅(qū)動電壓；

(3)在基底與緩沖層之間增加了成核層，成核層有利于形成高性能的緩沖層。

當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不特定需要同時達(dá)到以上所述的所有技術(shù)效果。

由于方法部分已經(jīng)對本申請實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，這里對實施例中涉及的結(jié)構(gòu)與方法對應(yīng)部分的展開描述省略，不再贅述。對于結(jié)構(gòu)中具體內(nèi)容的描述可參考方法實施例的內(nèi)容，這里不再具體限定。

上述說明示出并描述了本申請的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述申請構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應(yīng)在本申請所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。