CN103579428A - 一种led外延片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LED外延片及其制备方法。该LED外延片包括依次层叠的衬底层、第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，其中，插入层为Ge掺杂GaN层，能有效改善ESD性能，且发光效率增强使得LED亮度提高，不会引入缺陷，也不会导致串联电阻的增加而使器件的电性变差，同时生产工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明领域，尤其涉及一种LED外延片及其制备方法。
背景技术
以氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铟铝镓(AlGaInN)为主的Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料具有连续可调的直接带宽为0.7～6.2eV，覆盖了紫外到红外的广泛的光谱范围，是制造蓝光、绿光和白光发光器件的理想材料。现有LED外延片结构一般为：在一蓝宝石衬底层的一表面外延生长一层n型GaN层，n型GaN层相对于与所述衬底层表面的一面生长一层发光层，发光层相对于与所述衬底层表面的一面生长一层p型GaN层。由于半导体二极管具有体积小、耗电量低、使用寿命长、环保耐用等特点，越来越得到广泛的应用，例如，蓝绿光LED被广泛应用于全彩色显示和照明方面，紫外LED被应用于光学探测方面。但由于GaN没有天然的理想衬底，GaN一般是以蓝宝石为衬底进行生长的，而GaN和蓝宝石的晶格常数和热膨胀系数差别较大，导致生长的GaN材料的晶体质量不好，发光效率不高，器件的寿命较差。因此提高外延材料的晶体质量、提升发光效率和增强芯片的ESD （ESD是指两个具有不同静电电位的物体，发生静电电荷转移的现象）性能成为关注的焦点。特别是ESD性能，其是评估LED芯片在封装和应用过程中的可能被静电击穿的几率，而LED在封装和应用过程中瞬间大量静电电荷流过的现象经常发生，易造成LED无法点亮、漏电增加、电压变化、光输出降低等问题，严重影响LED的使用。
一般为了改善ESD性能的方法有通过在N层和P层两端对晶体质量进行改善。例如，N层改善晶体质量提高ESD性能的方式可以通过在N层中插入生长AlGaN/GaN超晶格的方式来减少位错密度，但在高亮LED结构中N层的厚度加厚会导致串联电阻增加，使得器件的正向电压升高；P层改善晶体质量提高ESD性能的方式有通过减少生长P型GaN产生的V型缺陷，通过调节GaN的生长温度，但温度对量子阱发光层的晶体质量也存在影响，效果不明显。
现有也有公开为了改善GaN基LED的抗静电能力与发光效率，有通过在n型GaN层与发光层之间生长n型GaN层和非掺杂氮化镓层交替的至少两个周期层组成的结构层来解决GaN基LED内部电容小和电流扩展能力差的问题，达到增大LED的内部电容，改善GaN基LED电流扩展能力，从而提高GaN基LED抗静电能力，且能降低工作电压，提高发光效率。但n型GaN层例如Si掺杂GaN层，存在张应力，其应力的释放易导致后续生长的例如发光层大量的晶体缺陷，并不利于发光效率的提高；同时这种多层的交替结构或插入非掺杂GaN层，不仅生长结构复杂，而且导致串联电阻的增加，造成器件的电压升高，发热增大，也不适用于工艺化生产；且其改善ESD性能并不理想，由于存在ESD性能较差的隐患，造成最终的灯具出现容易死灯和良率不高的问题，因此ESD性能的提高是一个比较值得关注的。
发明内容
本发明为了解决现有技术的LED外延片在改善ESD性能方面不理想，易导致器件的电压升高，发热增大，且LED的发光效率也不高的技术问题，提供一种能有效改善ESD性能，且发光效率增强使得LED亮度提高，不会引入缺陷，也不会导致串联电阻的增加而使器件的电性变差，生产工艺简单的LED外延片及其制备方法。
本发明的第一个目的是提供一种LED外延片，包括依次层叠的衬底层、第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，其中，插入层为Ge掺杂GaN层。
本发明的第二个目的是提供上述LED外延片的制备方法，包括：在衬底层上顺序生长第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，其中，生长插入层的步骤包括采用气相外延生长法在第一半导体层上生长Ge掺杂GaN层，其中，生长所用镓源为三甲基镓、生长所用氮源为氨气，生长所用掺杂源为GeH4。
本发明的LED外延片具有的有益效果：
（1）利用在第一半导体层与发光层之间插入Ge掺杂GaN层有利于电子在到达发光层前的横向扩散，提高电流的均匀性，电流均匀性的提高有利于发光层的发光效率的增强，从而使得LED的亮度提高。
（2）Ge掺杂GaN层相当于一层电容层，在提供反向电压的情况下抑制了耗尽层向第一半导体层的扩散，提升了器件的电容性能，从而提高了ESD性能。
（3）Ge掺杂GaN不会产生张应力，不会对其他层存在影响，不会引入晶体缺陷等。
（4）通过在第一半导体层与发光层之间插入Ge掺杂的GaN层，不仅工艺简单，易实现，而且不会导致串联电阻的增加，不会造成器件的电压升高、发热增大，不会导致器件的电性变差。
（5）Ge掺杂GaN层本身具有独特的结构和性能应用于本发明的LED外延层中，利用Ge掺杂浓度高的作用增强电流均匀性，能更好的改善ESD性能。
附图说明
图1是本发明实施例1的LED外延片结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种LED外延片，包括依次层叠的衬底层、第一半导体层、Ge掺杂GaN层、发光层和第二半导体层，能有效改善ESD性能，且发光效率增强使得LED亮度提高，不会引入缺陷，也不会导致串联电阻的增加而使器件的电性变差，同时生产工艺简单，易实现。
Ge掺杂GaN层中Ge的掺杂浓度为n，优选， 2E+16 CM-3<n<3E+19 CM-3，进一步优，5E+18 CM-3<n<2E+19 CM-3，高的Ge掺杂量能更进一步有利于电子在到达量子阱前的横向扩散，提高电流的均匀性，提升LED的电容性能，进一步改善ESD性能。
Ge掺杂GaN层的厚度为h，优选， 0<h<100nm，进一步优选，5 nm <h<20 nm，进一步改善LED的性能。
第一半导体层和第二半导体层本发明没有限制，可以为本领域技术人员公知的各种第一半导体层和第二半导体层，例如第一半导体层为n型氮化镓层，第二半导体层为p型氮化镓层，也可以第一半导体层为p型氮化镓层，第二半导体层为n型氮化镓层，本发明优选，第一半导体层为n型氮化镓层，第二半导体层为p型氮化镓层。
进一步优选，n型氮化镓层为Si掺杂GaN层，较佳情况下，Si掺杂GaN层的厚度为1~2um。Si掺杂GaN层可以为掺杂浓度均一的单一层，本发明优选，Si掺杂GaN层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层和第四子层；所述第一子层的厚度为100~400nm，所述第一子层的Si的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3；所述第二子层的厚度为400~800nm，所述第二子层的Si的掺杂浓度为5E+18~1E+19 CM-3；所述第三子层的厚度为100~400nm，所述第三子层的Si的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3；所述第四子层的厚度为100~400nm，所述第四子层的Si的掺杂浓度为1E+17~1E+18 CM-3，通过不同的掺杂浓度层，Si的梯度掺杂浓度，进一步有利于电子的横向扩散，提高电流的均匀性，提升LED的发光性能。
优选，p型氮化镓层为Mg掺杂的GaN层，较佳情况下，Mg掺杂GaN层的厚度为200~300nm，进一步优化晶体质量，优化电压和发光效率。
为了进一步改善外延片的晶体质量，优选，衬底层和第一半导体层之间还层叠有缓冲层和本征氮化镓层，所述缓冲层与衬底层接触，所述本征氮化镓层与第一半导体层接触。缓冲层本发明没有限制，一般起改善晶体质量，减少外延片缺陷的作用，材料可以为氮化镓、氮化铝、氮化铝镓中的一种。本发明优选，缓冲层为GaN层，GaN层表面具有凸起，形成岛状结构。本征氮化镓层是指非故意掺杂的氮化镓层，其生长温度与缓冲层的GaN片层生长温度不一样，其为第一半导体层提供基础平面层，是第一半导体层生长的平台，能够消除衬底层和缓冲层的表面缺陷，提高第二半导体层的晶格质量，优选，本征氮化镓层的厚度为1.5~3μｍ。其中，缓冲层和本征氮化镓层在LED外延层中一般为过渡层。
优选，发光层和第二半导体层之间还设有阻挡层，可以进一步防止电子扩充到p型氮化镓层，防止LED发热，优选，阻挡层的厚度为20~100nm。阻挡层的材料本发明没有限制，例如可以为AlGaN层。
发光层为量子阱发光层，生长在第一半导体层例如n型氮化镓层上，量子阱的结构本发明没有限制，例如可以为InxGa1-xN/GaN（0＜x＜1）量子阱结构，也可以为InxGa1-xN/AlyGa1-yN（0＜x＜1、0＜y＜1）、AlxGayIn1-x-yN/GaN（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1）、AlxGayIn1-x-yN/AlzGa1-zN(（0＜x＜1、0＜y＜1、x+y＜1、z＜1）中的一种或几种组合形成的量子阱结构。本发明优选，发光层包括依次层叠的多个InGaN/GaN单元层，其中，InGaN/GaN单元层为依次层叠的InGaN层和GaN层。优选，InGaN/GaN单元层的个数为5~15个，即具有5~15个周期的InGaN/GaN单元层，较佳情况为10个周期，发光层通过InGaN/GaN单元层周期排列而成。周期排列是指周期交替层叠排列，例如按第一氮化铟镓半导体薄层、第一氮化镓半导体薄层、第二氮化铟镓半导体薄层、第二氮化镓半导体薄层这样排列下去。优选，每层InGaN层的厚度为1~4nm，每层GaN层的厚度为6~15nm，进一步有利于提高内量子效率。发光层是通过空穴和电子在量子阱层中复合产生光子，将电能转化成光能，实现半导体发光。
衬底层本发明没有限制，可以为本领域技术人员公知的各种LED生长衬底，例如蓝宝石基体、碳化硅基体、砷化镓基体、氧化锌基体或铝酸锂基体等，衬底层可以是平面衬底层，也可以在其表面制作出规则或者不规则形状的图形，本发明没有限制。
LED外延片中还可以根据需要含有其他功能层等，本发明没有限制，例如可以在第二半导体层表面印刷有梳状透明导电层等。
本发明同时提供了上述LED外延片的制备方法，包括：在衬底层上顺序生长第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，其中，生长插入层的步骤包括采用气相外延生长法以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、GeH4作为掺杂源在第一半导体层上生长Ge掺杂GaN层。
气相外延生长法是指采用金属有机化学气相沉积法（MOCVD法）生长，通过控制反应腔内的压强、温度、气流量比例和反应时间实现不同尺寸的外延横向生长。
优选，生长Ge掺杂GaN层的生长温度为900~1100℃。GeH4的流量为1~10sccm；三甲基镓的流量为150~300sccm；氨气的流量为20000~30000sccm。生长压力为100~400mbar，生长Ge掺杂GaN层的时长为10~100秒，生长5nm<h<20 nm厚的Ge掺杂浓度为5E+18 CM-3<n<2E+19 CM-3的Ge掺杂GaN层。
进一步优选，步骤包括：
S1，前处理：对衬底层进行前处理；
前处理可以为本领域技术人员公知的各种前处理，例如清洗等。
S2，第一半导体层的制备：在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法生长1~2um厚的Si掺杂GaN层；
S3，Ge掺杂GaN层的制备：在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、GeH4作为掺杂源采用气相外延生长法在第一半导体层上生长10~50nm厚的Ge掺杂GaN层；
S4，发光层的制备包括：
S41、在650~800℃温度以三甲基铟作为铟源、三乙基镓作为镓源、氨气作为氮源采用气相外延生长法生长1~4nm厚的InGaN层；
较佳情况下，三甲基铟的流量为500~800sccm，三乙基镓的流量为50~150sccm，氨气的流量为25000~40000sccm。生长压力为300~500mbar，生长每层InGaN层的时长为80~150秒。
S42、在800~900℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源采用气相外延生长法在InGaN层上生长6~15nm厚的GaN层，
较佳情况下，三乙基镓的流量为300~500sccm，氨气的流量为25000~40000sccm。生长压力为300~500mbar，生长每层GaN层的时长为300~500秒。
重复步骤S41、S42至少1次，如此循环往复，顺序生长多个InGaN/GaN单元层；
S5，第二半导体层的制备：在900~1000℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、二茂镁作为掺杂源采用气相外延生长法生长200~300nm厚的P-GaN。
较佳情况下，三甲基镓的流量为20~100sccm，氨气的流量为30000~45000sccm，二茂镁的流量为800~1500sccm。生长压力为100~300mbar，生长p型GaN层的时长为900~1300秒。
优选，步骤S2包括：
S21，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为4~8sccm；较佳情况下，三甲基镓的流量为300~400sccm，氨气的流量为30000~40000sccm，生长压力为150~300mbar，生长此浓度Si掺杂GaN层的时长为200~400秒。
S22，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S21所得的Si掺杂GaN层上生长400~800nm厚的掺杂浓度为5E+18~1E+19 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为8~15sccm；较佳情况下，三甲基镓的流量为300~400sccm，氨气的流量为30000~40000sccm，生长压力为150~300mbar，生长此浓度Si掺杂GaN层的时长为1000~1500秒。
S23，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S22所得的Si掺杂GaN层上生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为4~8sccm；较佳情况下，三甲基镓的流量为300~400sccm，氨气的流量为30000~40000sccm。生长压力为150~300mbar，生长此浓度Si掺杂GaN层的时长为100~400秒。
S24，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S23所得的Si掺杂GaN层上生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+17~1E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为1~5sccm。较佳情况下，三甲基镓的流量为300~400sccm，氨气的流量为30000~40000sccm，生长压力为150~300mbar，生长此浓度Si掺杂GaN层的时长为100~300秒。
生长梯度掺杂浓度的Si掺杂GaN的n型GaN层。
优选，步骤S1之后，步骤S2之前还包括：
A、缓冲层的制备：在500~600℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源在衬底层上生长20~40nm厚的GaN层，再在1000~1050℃温度下高温处理250~350秒。
较佳情况下具体步骤可以为先用NH3对衬底层在500~700℃下进行氮化处理200~400秒，然后通入三甲基镓（TMGa）在衬底层上沉积20~40nm厚的GaN层，再经过1000~1050℃的高温处理250~350秒。
B、本征氮化镓层的制备：在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源在缓冲层上生长1.5~3μｍ厚的非掺杂的GaN层。较佳情况下，三甲基镓的流量为200~300sccm，氨气的流量为20000~40000sccm。生长压力为100~300mbar，生长非掺杂的GaN层的时长为3000~4000秒。
优选，步骤S4之后，步骤S5之前还包括：
C、阻挡层的制备：在900~1000℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、三甲基铝和二茂镁作为掺杂源在发光层上生长20~100nm厚的AlGaN层。较佳情况下，三甲基镓的流量为40~100sccm，氨气的流量为30000~45000sccm，三甲基铝的流量为50~100sccm、二茂镁的流量为800~1500sccm。生长压力为100~300mbar，生长非掺杂的GaN层的时长为100~200秒。
优选，整个制备过程中，通入纯氢气或氮气作为载气。
在本发明提供的LED外延片的制备方法中，各层的生长设备、工艺和材料的选取已为本领域技术人员所熟知，因此不再赘述。
实施例1
整个制备过程中以纯氢气（H2）作为载气，制备的样品结构示意图如图1。
（1）采用蓝宝石作为衬底层1，通过MOCVD利用NH3（流量为20000sccm）先对蓝宝石衬底层1在530℃进行氮化处理150s，然后通入TMGa（流量为75sccm）140s在蓝宝石衬底层1上沉积30nm左右厚度的GaN层，再经过1070℃的高温处理270s，在衬底层上制得缓冲层2。
（2）在温度为1050℃时以TMGa（流量为220sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，生长3800s，在缓冲层2上生长2μｍ的非掺杂的GaN层3。
（3）在温度为1050℃以TMGa（流量为270sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，同时以SiH4（流量为6sccm）为掺杂源生长300s，在缓冲层上生长200nm掺杂浓度4E+18 CM-3的硅掺杂GaN层。然后以TMGa（流量为270sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，同时以SiH4（流量为12sccm）为掺杂源生长1200s，生长600nm掺杂浓度8E+18 CM-3的硅掺杂GaN层。再以TMGa（流量为75sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，同时以SiH4（流量为6sccm）为掺杂源生长300s，生长200nm掺杂浓度4E+18 CM-3的硅掺杂GaN层。最后以TMGa（流量为75sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，同时以SiH4（流量为1sccm）为掺杂源生长300s，生长200nm掺杂浓度3E+17 CM-3的硅掺杂GaN层。最后制得1.2μｍ掺Si的n型GaN层4。
（4）在温度为1050℃以TMGa（流量为75sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源，并且以GeH4（流量为8sccm）生长20s制得厚度为10nm Ge掺杂浓度为1E+19CM-3的Ge掺杂GaN层5。
（5）在温度为750℃以TMIn（流量为650sccm）、TEGa（流量为92.5sccm）、NH3（流量为36000sccm）为源生长10周期InGaN/GaN量子阱制得发光层6，其中，每层InGaN层的生长时间为110s，制得厚度为3nm，每层GaN层的生长时间为200s，制得厚度为12nm。
（6）以TMGa（流量为50scmm）、TMAl（流量为50sccm）、Cp2Mg（流量为1250sccm）和NH3（流量为36000）为源在920℃时，生长AlGaN阻挡层7，生长时间为150s，生长厚度为50nm。
（7）最后以TMGa（流量为75sccm）、Cp2Mg（流量为900sccm）和NH3（流量为36000sccm）为源在960℃时，生长P型GaN层8，生长时间为1200s，生长厚度为250nm。
本发明的LED外延片具有的有益效果：
（1）利用在第一半导体层与发光层之间插入Ge掺杂GaN层有利于电子在到达发光层前的横向扩散，提高电流的均匀性，电流均匀性的提高有利于发光层的发光效率的增强，从而使得LED的亮度提高。
（2）Ge掺杂GaN层相当于一层电容层，在提供反向电压的情况下抑制了耗尽层向第一半导体层的扩散，提升了器件的电容性能，从而提高了ESD性能。
（3）Ge掺杂GaN不会产生张应力，不会对其他层存在影响，不会引入晶体缺陷等。
（4）简单通过在第一半导体层与发光层之间插入Ge掺杂的GaN层，不仅工艺简单，易实现，而且不会导致串联电阻的增加，不会造成器件的电压升高、发热增大，不会导致器件的电性变差。
（5）同时本发明的Ge掺杂GaN层具有独特的结构和性能，利用Ge掺杂浓度高的作用增强电流均匀性，能更好的改善ESD性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种LED外延片，其特征在于，包括依次层叠的衬底层、第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，所述插入层为Ge掺杂GaN层。
2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述Ge掺杂GaN层中Ge的掺杂浓度为n，其中，2E+16 CM-3<n<3E+19 CM-3。
3.根据权利要求2所述的LED外延片，其特征在于，所述Ge掺杂GaN层中Ge的掺杂浓度为n，其中，5E+18 CM-3<n<2E+19 CM-3。
4.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述Ge掺杂GaN层的厚度为h，其中，0<h<100nm。
5.根据权利要求4所述的LED外延片，其特征在于，所述Ge掺杂GaN层的厚度为h，其中，5 nm <h<20 nm。
6.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述第一半导体层为n型氮化镓层，第二半导体层为p型氮化镓层。
7.根据权利要求6所述的LED外延片，其特征在于，所述n型氮化镓层为Si掺杂GaN层，所述Si掺杂GaN层的厚度为1~2um。
8.根据权利要求7所述的LED外延片，其特征在于，所述Si掺杂GaN层包括依次层叠的第一子层、第二子层、第三子层和第四子层；所述第一子层的厚度为100~400nm，所述第一子层的Si的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3；所述第二子层的厚度为400~800nm，所述第二子层的Si的掺杂浓度为5E+18~1E+19 CM-3；所述第三子层的厚度为100~400nm，所述第三子层的Si的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3；所述第四子层的厚度为100~400nm，所述第四子层的Si的掺杂浓度为1E+17~1E+18 CM-3。
9.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述衬底层和第一半导体层之间还层叠有缓冲层和本征氮化镓层，所述缓冲层与衬底层接触，所述本征氮化镓层与第一半导体层接触。
10.根据权利要求9所述的LED外延片，其特征在于，所述缓冲层为GaN层，所述本征氮化镓层的厚度为1.5~3μｍ。
11.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述发光层和第二半导体层之间还设有阻挡层，所述阻挡层的厚度为20~100nm。
12.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述发光层包括依次层叠的多个InGaN/GaN单元层，所述InGaN/GaN单元层为依次层叠的InGaN层和GaN层。
13.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述InGaN/GaN单元层的个数为5~15个，InGaN/GaN单元层中的InGaN层的厚度为1~4nm，InGaN/GaN单元层中的GaN层的厚度为6~15nm。
14.一种如权利要求1所述的LED外延片的制备方法，其特征在于，包括：在衬底层上顺序生长第一半导体层、插入层、发光层和第二半导体层，其中，生长插入层的步骤包括采用气相外延生长法在第一半导体层上生长Ge掺杂GaN层，其中，生长所用镓源为三甲基镓、生长所用氮源为氨气，生长所用掺杂源为GeH4。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，生长Ge掺杂GaN层的生长温度为900~1100℃。
16.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，GeH4的流量为1~10sccm；三甲基镓的流量为150~300sccm；氨气的流量为20000~30000sccm。
17.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，生长Ge掺杂GaN层的时长为10~100秒。
18.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，步骤包括：
S1，前处理：对衬底层进行前处理；
S2，第一半导体层的制备：在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法生长1~2um厚的Si掺杂GaN层；
S3，Ge掺杂GaN层的制备：在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、GeH4作为掺杂源采用气相外延生长法在第一半导体层上生长10~50nm厚的Ge掺杂GaN层；
S4，发光层的制备包括：
S41、在650~800℃温度以三甲基铟作为铟源、三乙基镓作为镓源、氨气作为氮源采用气相外延生长法生长1~4nm厚的InGaN层；
S42、在800~900℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源采用气相外延生长法在InGaN层上生长6~15nm厚的GaN层，
重复步骤S41、S42至少1次，如此循环往复，顺序生长多个InGaN/GaN单元层；
S5，第二半导体层的制备：在900~1000℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、二茂镁作为掺杂源采用气相外延生长法生长200~300nm厚的P-GaN。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为4~8sccm；
S22，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S21所得的Si掺杂GaN层上生长400~800nm厚的掺杂浓度为5E+18~1E+19 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为8~15sccm；
S23，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S22所得的Si掺杂GaN层上生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+18~6E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为4~8sccm；
S24，在900~1100℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、SiH4作为掺杂源采用气相外延生长法在步骤S23所得的Si掺杂GaN层上生长100~400nm厚的掺杂浓度为1E+17~1E+18 CM-3的Si掺杂GaN层，所述SiH4的流量为1~5sccm。
20.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1之后，步骤S2之前还包括：
A、缓冲层的制备：在500~600℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源在衬底层上生长20~40nm厚的GaN层，再在1000~1050℃温度下高温处理250~350秒；
B、本征氮化镓层的制备：在900~1100℃度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源在缓冲层上生长1.5~3μｍ厚的非掺杂的GaN层。
21.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4之后，步骤S5之前还包括：
C、阻挡层的制备：在900~1000℃温度以三甲基镓作为镓源、氨气作为氮源、三甲基铝和二茂镁作为掺杂源在发光层上生长20~100nm厚的AlGaN层。
22.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，制备过程中，通入纯氢气或氮气作为载气。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200106 Address after: 518119 1 Yanan Road, Kwai Chung street, Dapeng New District, Shenzhen, Guangdong Patentee after: SHENZHEN BYD MICROELECTRONICS Co.,Ltd. Address before: BYD 518118 Shenzhen Road, Guangdong province Pingshan New District No. 3009 Patentee before: BYD Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address after: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: BYD Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 518119 No.1 Yan'an Road, Kuiyong street, Dapeng New District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: SHENZHEN BYD MICROELECTRONICS Co.,Ltd. |
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