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一種降低led接觸電阻的外延生長方法

文檔序號:9599312閱讀:867來源:國知局
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(
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