CN102610713A - 一种mocvd生长氮化物发光二极管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法。包括：选择一衬底；在该衬底上生长一氮化镓成核层；在该氮化镓成核层上生长非故意掺杂氮化镓层，厚度为2-4um；在该非故意掺杂氮化镓层生长一N型氮化镓层1，厚度为0.5-1.5um；在该N型氮化镓层1上生长一用来增强电流扩展的电流扩展层；在该电流扩展层上生长一N型氮化镓层2，厚度1-2um；在该电流扩展层上依次生长有源层、P型氮化镓，得到完整LED外延结构。本发明提供的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，可以有效的改善发光二极管的电流扩展情况，提高的最终发光二极管的漏电和抗静电性能。

Description

一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法

技术领域

本发明涉及一种生长氮化物发光二极管的方法，特别是一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法。 

技术背景

发光二极管具有节能、环保、寿命长等优点，在各国政府的重视和推广下，已经广泛的应用于LCD背光、户外显示、景观照明以及普通照明等领域。开展了人类照明史上的又一次革命。 

蓝宝石衬底因为成本相对较低而成为目前氮化镓异质外延用的主流衬底。但是，由于蓝宝石和氮化镓材料之间存在很大的晶格失配和热失配，给氮化镓外延层引入大量位错和缺陷，缺陷密度高达10⁸-10¹⁰cm^-2，造成载流子泄漏路径增多，造成了氮化物反光二极管的漏电和抗静电等电学参数较差，限制了其进一步进入高端应用市场。 

目前针对氮化物反光二极管的漏电和抗静电等电学参数较差的问题，人们提出了很多的解决办法，比如在材料结构中加入AlGaN插入层等。但是，效果还是不够理想，还需进一步改善氮化物反光二极管的电性能。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，通过在引入一层电流扩展层，提高LED的电流密度分布均匀度，尤其是大功率LED，能很好的改善氮化物发光二极管的漏电和抗静等电性参数。 

本方法是一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，该方法包含以下步骤： 

步骤一，采用MOCVD技术，利用高纯NH₃做为N源，高纯N₂或H₂做载气，三 甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)和三甲基铝(TMAl)分别做为镓源、铟源和铝源；硅烷(SiH₄)为N型掺杂剂，二茂镁(CP₂Mg)为P型掺杂物。在MOCVD反应室里把图形衬底进行热处理后，降温到510-570℃生长一层氮化物成核层。 

步骤二，退火，实现成核层再结晶。 

步骤三，调整温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，生长非掺杂氮化镓。该层氮化镓厚度为2-4um，且外延表面已经长平。 

步骤四，调节温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，通入SiH₄，生长N型氮化镓层1，厚度为0.5-2um。N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³。 

步骤五，停止通入SiH₄，生长一薄层非掺杂氮化镓，厚度为20-80nm。 

步骤六，提高SiH₄流量，使N型掺杂浓度在1-3*10¹⁹atoms/cm³。生长一层高掺N型氮化镓，厚度为100-300nm。 

步骤七，依次重复步骤五和步骤六n次，0≤n≤2。步骤五到步骤7生长的外延层为电流扩展层。 

步骤八，调节温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，通入SiH₄，生长N型氮化镓层2，厚度为1-2um。N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³。 

步骤九，在上述N型氮化镓层2上依次生长有源层、P型氮化镓，得到完整LED外延结构。 

本发明所要解决的技术问题是提供一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，通过在引入一层电流扩展层，提高LED的电流密度分布均匀度，尤其是大功率LED，能很好的改善氮化物发光二极管的漏电和抗静等电性参数。漏电通过率提高10-15％，ESD达到HM8000。 

附图说明：

图1是传统的氮化物发光二极管结构图。 

图2是本发明实施例的氮化物发光二极管结构图。 

具体实施方式：

本发明涉及本方法是一种在图形衬底上生长氮化镓外延的方法。采用MOCVD技术，利用高纯NH₃做为N源，高纯N₂或H₂做载气，三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)和三甲基铝(TMAl)分别做为镓源、铟源和铝源；硅烷(SiH₄)为N型掺杂剂，二茂镁(CP₂Mg)为P型掺杂物。如图2所示，首先，在MOCVD反应室里把图形衬21底进行热处理：在H₂气氛下，温度维持在1100-1180℃，持续烘烤600-2000秒；然后，调节反应室温度和压力：温度510-570℃，压力400mbar-800mbar，通入金属源和NH₃，生长氮化物成核层，当成核层厚度达到20-50nm后，停止向反应室通入金属源；接着，把温度升高到1000-1100℃，升温速率为1.3-1.6℃/秒。维持该温度30-200秒，实现氮化物成核层再结晶，从原来非晶薄膜向岛状单晶转变；再接着，调整温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，生长非掺杂氮化镓22。该层氮化镓厚度为2-4um，且外延表面已经长平；其后，调节温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，通入SiH₄，生长N型氮化镓层23，厚度为0.5-2um。N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³；再其后，生长电流扩展层24，包含n个周期性的一薄层和一层高掺N型氮化镓，其中，0≤n≤2，非掺杂氮化镓厚度为20-80nm，N型掺杂浓度在1-3*10¹⁹atoms/cm³，厚度为100-300nm；之后，生长N型氮化镓层25，厚度1-2um；最后，依次生长有源层26、P型氮化镓27，得到完整LED外延结构。 

本发明的具体实施方案已说明如上，熟悉本领域的技术人员可以在不违背本发明的精神及范围内，根据上述说明对实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。 

Claims (8)

1.一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一，采用MOCVD技术，利用高纯NH₃做为N源，高纯N₂或H₂做载气，三甲基镓(TMGa)或三乙基镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)和三甲基铝(TMAl)分别做为镓源、铟源和铝源；硅烷(SiH₄)为N型掺杂剂，二茂镁(CP₂Mg)为P型掺杂物。在MOCVD反应室里把图形衬底进行热处理后，降温到510-570℃生长一层氮化物成核层。

步骤二，退火，实现成核层再结晶。

步骤三，调整温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，生长非掺杂氮化镓。该层氮化镓厚度为2-4um，且外延表面已经长平。

步骤四，调节温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，通入SiH₄，生长N型氮化镓层1，厚度为0.5-2um。N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³。

步骤五，停止通入SiH₄，生长一薄层非掺杂氮化镓，厚度为20-80nm。

步骤六，提高SiH₄流量，使N型掺杂浓度在1-3*10¹⁹atoms/cm³。生长一层高掺N型氮化镓，厚度为100-300nm。

步骤七，依次重复步骤五和步骤六n次，0≤n≤2。步骤五到步骤7生长的外延层为电流扩展层。

步骤八，调节温度1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，通入SiH₄，生长N型氮化镓层2，厚度为1-2um。N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³。

步骤九，在上述N型氮化镓层2上依次生长有源层、P型氮化镓，得到完整LED外延结构。

2.如权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征 在于：所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氧化锌或铝酸锂。

3.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述衬底为平面衬底，或者表面上制作出规则或者不规则形状的的图形衬底，图形衬底的特征尺寸如下：图形底部尺寸为0.5-10μm，图形间距为0.5-5μm，图形高度为0.5-5μm。

4.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述步骤一里的物氮化镓成核层采用金属有机化合物物理气相外延法，生长温度为510-570℃，生长压力为400-800mbar，生长厚度为20-50nm。

5.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述步骤三里，在氮化镓成核层上生长非故意掺杂氮化镓层，生长温度为1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500，生长厚度为2-4μm，并且外延表面已经长平。

6.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述步骤四里的N型氮化镓层1生长条件为：1030-1100℃，压力150-500mbar，V/III比700-1500。厚度为0.5-2um，N型掺杂浓度在2-8*10¹⁸atoms/cm³。

7.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述步骤五里的非掺杂氮化镓层厚度为20-80nm。

8.根据权利要求1所述的一种MOCVD生长氮化物发光二极管的方法，其特征在于：所述步骤六里的N型氮化镓的掺杂浓度为1-3*10¹⁹atoms/cm³。厚度为100-300nm。 

Images