一種降低led接觸電阻的外延生長方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及LED外延設計應用技術領域，具體地說，涉及一種降低LED接觸電阻的 外延生長方法。
【背景技術】
[0002] 目前LED是一種固體照明，體積小、耗電量低使用壽命長高亮度、環(huán)保、堅固耐用 等優(yōu)點受到廣大消費者認可，國內生產LED的規(guī)模也在逐步擴大；市場上對LED亮度和光效 的需求與日倶增，如何生長更好的外延片日益受到重視，因為外延層晶體質量的提高，LED 器件的性能可以得到提升，LED的發(fā)光效率、壽命、抗老化能力、抗靜電能力、穩(wěn)定性會隨著 外延層晶體質量的提升而提升。
[0003] 目前，市場關注的是LED更省電，亮度更高、光效更好，這就為LED外延生長提出了 更高的要求；大功率器件驅動電壓和亮度要求是目前市場需求的重點；LED傳統(tǒng)的外延生 長方法中P層生長難度最大，P層的Mg摻雜效率和空穴濃度的提升是難點和重點、同時p層 阻值，以及P層和ΙΤ0層接觸電阻還是較高，影響LED的產品品質。

【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種降低LED接觸電阻的外延生 長方法，有效的解決P層阻值以及pGaN外延層和ΙΤ0接觸電阻偏高、空穴濃度偏低等問題， 提升LED廣品品質。
[0005] 為了解決上述技術問題，本申請有如下技術方案：
[0006] 一種降低LED接觸電阻的外延生長方法，依次包括：處理襯底、生長低溫緩沖層 GaN、生長不摻雜GaN層、生長摻雜Si的N型GaN層、交替生長摻雜In的InxGa(1x)N/GaN發(fā) 光層、生長P型AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN層，降溫冷卻，其特征在于，
[0007] 所述生長摻雜Mg的P型GaN層后還包括生長plnGaN/pGaN超晶格層，所述生長 plnGaN/pGaN超晶格層為：
[0008] 保持反應腔壓力 300mbar-6〇Ombar、溫度 75〇°C-85〇°C，通入 2〇sccm-40sccm的 TMGa、100L/min_130L/min的H2、3000sccm_4000sccm的Cp2Mg，1000sccm_2000sccm的TMIn， 生長plnGaN/pGaN超晶格層。
[0009] 優(yōu)選地，其中，所述生長不摻雜Si3N4/GaN超晶格層進一步為：
[0010] 保持反應腔壓力 300mbar-6〇Ombar、溫度 75〇°C-85〇°C，通入 2〇sccm-40sccm的 TMGa、100L/min_130L/min的H2、3000sccm_4000sccm的Cp2Mg，1000sccm-2000sccm的 TMIn，生長lnm_5nm的plnGaN，Mg慘雜濃度 3E20atoms/cm3-4E20atoms/cm3，In慘雜濃度 lE19atoms/cm3-5E19atoms/cm3;
[0011] 保持反應腔壓力 300mbar-6〇Ombar、溫度 75〇°C-85〇°C，通入 2〇sccm-40sccm的 TMGa、100L/min_130L/min的H2、3000sccm_4000sccm的Cp2Mg，生長lnm_5nm的pGaN，Mg慘 雜濃度 3E20atoms/cm3-4E20atoms/cm3;
[0012] 重復plnGaN和pGaN的生長，周期為3-5 ;
[0013] plnGaN和pGaN的生長順序可置換。
[0014] 優(yōu)選地，其中，所述處理襯底進一步為：在1000°(：-1100°(：的!12氣氛下，通入10017 min_130L/min的H2,保持反應腔壓力100mbar-300mbar，處理藍寶石襯底8min_10min。
[0015] 優(yōu)選地，其中，所述生長低溫緩沖層GaN進一步為：
[0016]降溫至500°C-600°C，保持反應腔壓力300mbar-600mbar，通入流量為 10000sccm_20000sccm的NH3、50sccm_100sccm的TMGa、100L/min_130L/min的H2、在藍寶 石襯底上生長厚度為20nm-40nm的低溫緩沖層GaN。
[0017]優(yōu)選地，其中，所述生長不摻雜GaN層進一步為：升高溫度到100(TC-1200°C，保持 反應腔壓力 300mbar-600mbar，通入流量為 30000sccm-40000sccm的NH3、200sccm-400sccm 的TMGa、100L/min-130L/min的H2、持續(xù)生長 2μm-4μm的不摻雜GaN層。
[0018] 優(yōu)選地，其中，所述生長摻雜Si的N型GaN層進一步為：
[0019] 保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、 200sccm_400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、20sccm_50sccm的SiH4，持續(xù)生長 3μm_4μm慘雜Si的N型GaN，Si慘雜濃度 5E18atoms/cm3-lE19atoms/cm3;
[0020] 保持反應腔壓力、溫度不變，通入流量為30000sccm-60000sccm的NH3、 200sccm_400sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、2sccm_10sccm的SiH4，持續(xù)生長 200nm_400nm慘雜Si的N型GaN，Si慘雜濃度 5E17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0021] 優(yōu)選地，其中，所述交替生長摻雜In的InxGaux)N/GaN發(fā)光層進一步為：
[0022] 保持反應腔壓力300mbar-400mbar、溫度700°C-750 °C，通入流量為 50000sccm_70000sccm的NH3、20sccm_40sccm的TMGa、1500sccm_2000sccm的TMIn、100L/ min-130L/min的N2，生長摻雜In的 2. 5nm-3. 5nm的InxGauX)N層，X=(λ20-0. 25,發(fā)光波 長 450nm_455nm;
[0023] 接著升高溫度至750°C_850°C，保持反應腔壓力300mbar-400mbar，通入流量為 50000sccm_70000sccm的NH3、20sccm_100sccm的TMGa、100L/min_130L/min的N2，生長 8nm_15nm的GaN層；
[0024] 重復InxGauX)N的生長，然后重復GaN的生長，交替生長InxGaux)N/GaN發(fā)光層，控 制周期數(shù)為7-15個。
[0025] 優(yōu)選地，其中，所述生長P型AlGaN層進一步為：
[0026] 保持反應腔壓力200mbar-400mbar、溫度900°C-950 °C，通入流量為 50000sccm_70000sccm的NH3、30sccm_60sccm的TMGa、100L/min_130L/min的H2、 100sccm_130sccm的TMAl、1000sccm_13800sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長 50nm_100nm的P 型AlGaN層，A1 慘雜濃度lE20atoms/cm3-3E20atoms/cm3，Mg慘雜濃度lE19atoms/ cm3-lE20atoms/cm3〇
[0027] 優(yōu)選地，其中，所述生長摻Mg的P型GaN層進一步為：
[0028] 保持反應腔壓力400mbar-900mbar、溫度950°C-1000 °C，通入流量為 50000sccm_70000sccm的NH3、20sccm_100sccm的TMGa、100L/min_130L/min的H2、 1000sccm-3000sccm的Cp2Mg，持續(xù)生長50nm-100nm的摻Mg的P型GaN層，Mg摻雜濃度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3〇
[0029] 優(yōu)選地，其中，所述降溫冷卻進一步為：降溫至650°C_680°C，保溫20min-30min， 接著關閉加熱系統(tǒng)、關閉給氣系統(tǒng)，隨爐冷卻。
[0030] 與現(xiàn)有技術相比，本申請所述的方法，達到了如下效果：
[0031] 本發(fā)明降低LED接觸電阻的外延生長方法中，生長摻雜Mg的P型GaN層后還加入 生長plnGaN/pGaN超晶格層，plnGaN/pGaN超晶格層能夠有效的降低pGaN外延層和ΙΤ0的 接觸電阻，并能有效的降低驅動電壓；加上plnGaN勢阱具有空穴限域作用，能有效的提高 plnGaN/pGaN超晶格層的空穴濃度，導致plnGaN/pGaN超晶格層具有較高的空穴迀移率，一 方面空穴能夠擴散傳導，另一方面PlnGaN/pGaN超晶格層具有低阻值，從而能夠LED器件的 驅動電壓得到下降，從而有效的解決P層阻值以及PGaN外延層和ΙΤ0接觸電阻偏高、空穴 濃度偏低等問題，有利于提升LED產品品質。
【附圖說明】
[0032] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0033] 圖1為本發(fā)明實施例1中LED外延層的結構示意圖；
[0034] 圖2為對比實施例1中LED外延層的結構示意圖；
[0035] 其中，1、襯底，2、緩沖層GaN，3、不摻雜GaN，4、摻雜Si的N型GaN，5、InxGaux)N，6、 GaN，7、P型AlGaN，8、P型GaN，9、plnGaN，10、pGaN。
【具體實施方式】
[0036] 如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員 應可理解，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)分的準則。如在 通篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所 述技術問題，基本達到所述技術效果。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視所附權利要求所界定者為準。
[0037] 實施例1
[0038] 參見圖1，本發(fā)明運用M0CVD來生長高亮度GaN基LED外延片。采用高純H2或高純 N2或高純H2和高純化的混合氣體作為載氣，高純NH3作為N源，金屬有機源三甲基鎵（TMGa) 作為鎵源，三甲基銦（