一種提高led亮度的外延生長(zhǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種提高LED亮度的外延生 長(zhǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前LED是一種固體照明，體積小、耗電量低使用壽命長(zhǎng)高亮度、環(huán)保、堅(jiān)固耐用 等優(yōu)點(diǎn)受到廣大消費(fèi)者認(rèn)可，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)LED的規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，而市場(chǎng)需高亮度的LED產(chǎn) 品。
[0003] 傳統(tǒng)的外延生長(zhǎng)一般為生長(zhǎng)完nGaN后直接在nGaN生長(zhǎng)發(fā)光層，nGaN因?yàn)樵诟?溫下成長(zhǎng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)晶體質(zhì)量比較好，晶格原子排布整齊規(guī)則，在nGaN上生長(zhǎng)的發(fā)光層 InGaN/GaN超晶格材料，由于InGaN材料中In取代Ga原子，原子半徑不一樣，InGaN晶格 常數(shù)比較大，發(fā)光層InGaN/GaN晶格收到很大的應(yīng)力，導(dǎo)致發(fā)光層晶體質(zhì)量下降，晶格原子 排列不規(guī)則，InGaN材料受到很大的應(yīng)力后會(huì)出現(xiàn)電子和空穴復(fù)合效率的降低，降低發(fā)光效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決傳統(tǒng)的發(fā)光層和nGaN晶格不匹配的問(wèn)題，弓丨 入應(yīng)力釋放層，通過(guò)應(yīng)力釋放層調(diào)制晶格常數(shù)，在應(yīng)力釋放層基礎(chǔ)上生長(zhǎng)的發(fā)光層，由于晶 格常數(shù)接近，發(fā)光層中InGaN材料受到GaN的應(yīng)力將大幅度降低，發(fā)光效率將有所提升，發(fā) 光層晶格匹配，晶格原子排布規(guī)則，發(fā)光層晶體質(zhì)量會(huì)提升，通過(guò)提升LED產(chǎn)品的內(nèi)部量子 效率提升亮度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高LED亮度的外延生長(zhǎng)方法，其特征 在于，包括步驟：
[0006] 處理藍(lán)寶石襯底；
[0007] 生長(zhǎng)低溫緩沖層；
[0008] 生長(zhǎng)不摻雜Si的GaN層；
[0009] 生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN層：保持反應(yīng)腔溫度1000-1200 °C，保持反應(yīng)腔壓力 300-600mbar，通入流量為 30000-60000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、20-50sccm 的 SiH4,持續(xù)生長(zhǎng) 3-4 μ m 摻雜 Si 的 N 型 GaN 層，Si 摻雜濃度 5 X 1018atoms/ cm3-l X 1019atoms/cm3；
[0010] 生長(zhǎng)摻雜Si的N型GaN層：保持反應(yīng)腔溫度1000-1200 °C，保持反應(yīng)腔壓力 300-600mbar，通入流量為 30000-60000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、2-10sccm 的 SiH4,持續(xù)生長(zhǎng) 200-400nm 摻雜 Si 的 N 型 GaN，Si 摻雜濃度 5 X 1017atoms/ cm3-l X 1018atoms/cm3；
[0011] 生長(zhǎng)應(yīng)力釋放層：保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度750-850 °C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、5-10sscm 的 SiH4、1500-2000sccm 的 TMIn、 100-130L/min的N2,周期生長(zhǎng)摻雜Si的nlnN/nGaN超晶格層作為應(yīng)力釋放層；
[0012] 生長(zhǎng)發(fā)光層：保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度700-750 °C，通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、1500-2000sccm 的 TMIn、100-130L/min 的 N2， 生長(zhǎng)摻雜In的2· 5-3. 5nmInxGa (1-x) N層，所述x在0· 20-0. 25之間，發(fā)光波長(zhǎng)450-455nm ; 升高溫度750-850°C，保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar，通入流量為50000-70000sccm的NH3、 20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 N2,生長(zhǎng) 8-15nmGaN 層；然后重復(fù)生長(zhǎng) InxGa(I-X)N 層，重復(fù)生長(zhǎng)GaN層，交替生長(zhǎng)InxGa (1-x) N/GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為7-15 ;
[0013] 生長(zhǎng)摻雜Mg、Al的P型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力200-400mbar、溫度900-950°C，通 入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、30-60sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、100-130sccm 的 TMA1、1000-1300sccm 的 Cp2Mg，持續(xù)生長(zhǎng) 50-100nm 的摻雜 Mg、Al 的 P 型 GaN 層，Al 摻雜濃 度 I X 102°atoms/cm3_3 X 102°atoms/cm3, Mg 慘雜濃度 I X 1019atoms/cm3_l X 102°atoms/cm3;
[0014] 生長(zhǎng)高溫?fù)诫sMg的P型GaN層：保持反應(yīng)腔壓力400-900mbar、溫度950-1000°C， 通入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、 1000-3000sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長(zhǎng)50-100nm的高溫?fù)诫sMg的P型GaN層，Mg摻雜濃度 I X 1019atoms/cm3_l X 102°atoms/cm3;
[0015] 最后降溫至650-680°C，保溫20-30min，關(guān)閉加熱系統(tǒng)和給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。
[0016] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)應(yīng)力釋放層：保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度750-850°C，通 入流量為 50000-70000sccm 的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、5-10sscm 的 SiH4、1500-2000sccm 的TMIn、100-130L/min的N2,周期生長(zhǎng)摻雜Si的nlnN/nGaN超晶格層作為應(yīng)力釋放層，進(jìn) 一步為，
[0017] 保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度750-850°C，通入流量為50000-70000sccm的 NH3、20-40sccm 的 TMGa、5-10sscm 的 SiH4、100-130L/min 的 N2,生長(zhǎng) 20-50nm 摻雜 Si 的 nGaN 層，Si 的慘雜濃度 I X 1018_5 X 1018atoms/cm3;
[0018] 保持反應(yīng)腔壓力300-400mbar、溫度700-750°C，通入流量為50000-70000sccm的 NH3、5-10sscm 的 SiH4、1500-2000sccm 的 TMIn、100-130L/min 的 N2,生長(zhǎng) 2-5nm 摻雜 Si 的 nlnN 層，Si 的慘雜濃度 IX 1018atoms/cm3_5X 1018atoms/cm3;
[0019] 周期交替生長(zhǎng)所述nGaN層和所述nlnN層。
[0020] 優(yōu)選地，所述nlnN/nGaN超晶格層的周期數(shù)為周期數(shù)為5-10。
[0021] 優(yōu)選地，所述處理藍(lán)寶石襯底，進(jìn)一步為，在1000-1100 °C的的氫氣氣氛下，通入 100-130L/min的H2,保持反應(yīng)腔壓力100-300mbar，處理藍(lán)寶石襯底8-10分鐘。
[0022] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)低溫緩沖層，進(jìn)一步為，降溫至500-600°C下，保持反應(yīng)腔壓力 300-600mbar，通入流量為 10000-20000sccm 的 NH3、50-100sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2、在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)厚度為20-40nm的低溫緩沖層。
[0023] 優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)不摻雜Si的GaN層，進(jìn)一步為，
[0024] 升高溫度到1000-1200 °C，保持反應(yīng)腔壓力300-600mbar，通入流量為 30000-40000sccm 的 NH3、200-400sccm 的 TMGa、100-130L/min 的 H2,持續(xù)生長(zhǎng) 2-4 μ m 的不 摻雜Si的GaN層。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的提高LED亮度的外延生長(zhǎng)方法，達(dá)到了如下效果：
[0026] 本發(fā)明由于周期性生長(zhǎng)了 nlnN/nGaN超晶格層作為應(yīng)力釋放出，有效的釋放了生 長(zhǎng)的發(fā)光層內(nèi)部的應(yīng)力，提高了空穴和電子的復(fù)合效率，進(jìn)而提高內(nèi)部量子效率；
[0027] 本發(fā)明由于生長(zhǎng)了 nlnN/nGaN超晶格層使得nGaN層的晶格常數(shù)逐步放大，通過(guò)多 個(gè)超晶格單元生長(zhǎng)后，nlnN/nGaN超晶格層的晶格常數(shù)接近于InGaN/GaN晶格常數(shù)，nInN/ nGaN超晶格層作為應(yīng)力釋放層為發(fā)光層生長(zhǎng)創(chuàng)造很好的條件。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)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(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0029] 圖1為本發(fā)明提高LED亮度的外延生長(zhǎng)方法的流程圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明的外延生長(zhǎng)方法制得的LED結(jié)構(gòu)；
[0031 ] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)外延生長(zhǎng)方法得到的LED結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如在說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來(lái)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(huì)用不同名詞來(lái)稱呼同一個(gè)組件。本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求并不以 名稱的差異來(lái)作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來(lái)作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在 通篇說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的"包含"為一開(kāi)放式用語(yǔ)，故應(yīng)解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內(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(wèn)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