CN103594570B - 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 - Google Patents
含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103594570B CN103594570B CN201310572098.3A CN201310572098A CN103594570B CN 103594570 B CN103594570 B CN 103594570B CN 201310572098 A CN201310572098 A CN 201310572098A CN 103594570 B CN103594570 B CN 103594570B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gan
- growth
- thickness
- barrier layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000012010 growth Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 16
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/025—Physical imperfections, e.g. particular concentration or distribution of impurities
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法及其结构，生长发光层MQW层中生长GaN：Si/GaN超晶格势垒层的步骤为：停止通入In离子，升高温度至800-850℃，反应室内InxGa（1-x）N层上生长GaN层，通入SiH4，反应室内GaN层上生长GaN：Si层，反复通入和停止通入SiH4，GaN层和GaN：Si层相互交错形成GaN：Si/GaN超晶格势垒层；GaN：SiH4通入和停止通入的时间比例为6:1-1:6。本发明将原本不掺杂Si的发光层GaN势垒层用GaN/GaN：Si的超晶格层取代，不影响器件的漏电和发光强度的前提下，将发光层的阻值降低，使得器件的驱动电压下降。
Description
技术领域
本发明涉及LED外延设计技术领域，特别地，涉及一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法及其结构。
背景技术
目前国内MOCVD厂家在生长LED外延层时，传统的结构都包含N层、发光层、P层，N层采用SiH4作为掺杂剂，P层采取Cp2Mg作为掺杂剂，发光层是由InGaN/GaN超晶格材料组成，这三大部分的阻抗分别是：R发光层>RP层>RN层。由于发光层InGaN、GaN材料都是不添加掺杂剂的，并且总厚度一般为200-300nm，所以这一层的阻抗相对掺杂N、P层阻值高。
而LED器件是采用横流驱动的，发光层阻抗高带来的负面影响是LED驱动电压升高。如果将发光层变成N型或P型，发光层的阻抗可以下降，但是会影响发光层中的电子和空穴复合效率，并且发光层掺杂浓度过高将导致器件不能工作。为了降低发光层的阻抗，目前比较传统的做法是降低发光层的厚度，但损失了器件的发光效率；或者将发光层一段掺杂Si或者Mg，降低阻抗，负面影响是电子和空穴的复合效率不高。
发明内容
本发明目的在于提供一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法及其结构，以解决发光层阻抗高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长发光层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层步骤，
所述生长发光层MQW层的步骤为：
在温度为750-850℃、200mbar到400mbar压力的反应室内，采用H2和/或N2作为载气，通入In离子、NH3和Ga离子，生长掺杂In的3-3.5nm厚度的InxGa(1-x)N层，其中x＝0.15-0.25，In掺杂浓度2E20-3E20个/cm3，
其中，生长GaN：Si/GaN超晶格势垒层的步骤为：
停止通入In离子，升高温度至800-850℃，反应室内InxGa(1-x)N层上生长GaN层，再通入SiH4，反应室内GaN层上生长GaN：Si层；
反复通入SiH4和停止通入SiH4，GaN层和GaN：Si层相互交错形成GaN：Si/GaN超晶格势垒层；SiH4通入和停止通入的时间比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的周期数为1-7；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)周期数为14-15。
优选地，所述生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层的步骤为：
生长低温缓冲GaN层：在600-650℃的反应室内，在衬底上生长厚度为30-40nm的低温缓冲GaN层；
生长不掺杂GaN层：升高温度到1100-1200℃，持续生长厚度为2-3um的不掺杂GaN层；
生长掺Si的GaN层：持续生长掺杂Si的N型GaN，Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm。
优选地，生长P型AlGaN层、生长P型GaN层的步骤为：
生长P型AlGaN层：在930-980℃的反应室内持续生长厚度为30-40nm的P型AlGaN层，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度为5E19-6E19个/cm3；
生长P型GaN层：升高温度到930-950℃持续生长厚度为100-150nm的掺镁的P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3。
本发明还提供一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，在发光层MQW中包括InxGa(1-x)N层和GaN：Si/GaN超晶格势垒层：
每个GaN：Si/GaN超晶格势垒层包含1-7个双层组合单元，每个组合单元包含一个GaN：Si层和一个GaN层，GaN：Si层和GaN层的厚度比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3；
在第一个GaN：Si/GaN超晶格势垒层的双层组合单元中，GaN层位于GaN：Si层之下；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)的周期数为14-15。
优选地，发光层MQW中的InGaN层厚度为2.5-3nm，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的厚度为11-13nm。
优选地，在发光层MQW层之下，从下至上依次包括：
衬底；
低温缓冲GaN层：厚度为30-40nm；
不掺杂GaN层：厚度为2-3um；
掺Si的GaN层：Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm。
优选地，在发光层MQW层之上，从下至上依次包括：
P型AlGaN层：厚度为30-40nm，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度5E19-6E19个/cm3；
P型GaN层：厚度为100-150nm，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3。
优选地，在每个所述双层组合单元中：GaN：Si层在GaN层之上。
本发明具有以下有益效果：
本发明将原本不掺杂Si的发光层GaN势垒层用GaN/GaN：Si的超晶格层取代，将发光层的阻值降低，使得器件的驱动电压下降，但同时不影响器件的漏电和发光强度。
GaN/GaN：Si交错的双层结构超晶格层优势在于部分层含Si，部分层不含Si，避免整个势垒全部掺杂Si导致器件漏电的问题，也避免了发光层的阻值过高影响器件驱动电压的劣势。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有的LED外延结构示意图；
图2是本发明优选实施例的LED外延结构示意图；
图3是现有的发光层和电子阻挡层的能带结构示意图；
图4是本发明优选实施例的发光层和电子阻挡层的能带结构示意图；
图5是本发明优选实施例和对比实施例的芯片亮度对比示意图；
图6是本发明优选实施例和对比实施例的芯片漏电情况对比示意图；
图7是本发明优选实施例和对比实施例的驱动电压对比示意图；
其中，1、衬底，2、低温缓冲GaN层，3、不掺杂GaN层，4、掺Si的GaN层，5、发光层MQW层，6、InxGa(1-x)N层；7、GaN/GaN：Si超晶格势垒层，8、P型AlGaN层，9、P型GaN层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图2，本发明提供了一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长发光层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层步骤，
所述生长发光层MQW层的步骤为：
在温度为750-850℃、200mbar到400mbar压力的反应室内，采用H2和/或N2作为载气，通入In离子、NH3和Ga离子，生长掺杂In的3-3.5nm厚度的InxGa(1-x)N层，其中x＝0.15-0.25，In掺杂浓度2E20-3E20个/cm3，
其中，生长GaN：Si/GaN超晶格势垒层的步骤为：
停止通入In离子，升高温度至800-850℃，反应室内InxGa(1-x)N层上生长GaN层，通入SiH4，反应室内GaN层上生长GaN：Si层，GaN层和GaN：Si层相互交错形成GaN：Si/GaN超晶格势垒层；GaN：Si层和GaN层的厚度比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的周期数为1-7；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)周期数为14-15。
本发明用GaN/GaN：Si的超晶格层取代传统的不掺杂Si的发光层GaN势垒层，将发光层的阻值降低，使得器件的驱动电压下降，但同时不影响器件的漏电和发光强度。
以下分别说明采用以现有传统方法制备样品1的对比实施例一，和采用本发明生长方法制备样品2的实施例一，再将两种方法得到样品1和样品2进行性能检测比较。
对比实施例一、
1、在1100-1200℃的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5-6分钟；
2、降温至600-650℃下，在蓝宝石衬底上生长厚度为30-40nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1100-1200℃下，持续生长2-3um的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm；
5、周期性生长发光层MQW，低温700-750℃生长掺杂In的3-3.5nm厚度的InxGa(1-x)N(x＝0.15-0.25)层，In的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，高温800-850℃生长10-14nm厚度的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN周期数为14-15；
6、再升高温度到950-1000℃持续生长30-40nm厚度的P型AlGaN层，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度为5E19-6E19个/cm3；
7、再升高温度到930-950℃持续生长100-150nm的掺镁的P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3；
8、最后降温至700-750℃，保温20-30min，接着炉内冷却，得到样品1。
样品1的结构可参见图1所示，其能带图见图3所示。其中，上方曲线为GaN导带能级，中间虚线为GaN费米能级；下方曲线为GaN价带能级，A、B点分别表示GaN层、InGaN层。
实施例一、
本发明运用VEECOMOCVD来生长高亮度GaN基LED外延片。采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，金属有机源三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，N型掺杂剂为硅烷(SiH4)，三甲基铝(TMAl)作为铝源，P型掺杂剂为二茂镁(CP2Mg)，衬底为(0001)面蓝宝石，反应压力在100mbar到800mbar之间。具体生长方式如下(外延结构请参考图2，第5步能带请参考图4)：
1、在1100-1200℃的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底5-6分钟；
2、降温至600-650℃下，在蓝宝石衬底上生长厚度为30-40nm的低温缓冲层GaN；
3、升高温度到1100-1200℃下，持续生长2-3um的不掺杂GaN；
4、然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm；
5、周期性生长发光层MQW，低温700-750℃生长掺杂In的3-3.5nm厚度的InxGa(1-x)N(x＝0.15-0.25)层，In的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3；
高温800-850℃生长10-14nm厚度的GaN：Si/GaN超晶格层：停止通入In离子，升高温度至800-850℃，反应室内InxGa(1-x)N层上生长GaN层，通入SiH4，反应室内GaN层上生长GaN：Si层，GaN层和GaN：Si层相互交错形成GaN：Si/GaN超晶格势垒层；GaN：Si层和GaN层的厚度比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的周期数为1-7；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)的周期数为14-15；
6、再升高温度到950-1000℃持续生长30-40nm的P型AlGaN层，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度为5E19-6E19个/cm3；
7、再升高温度到930-950℃持续生长100-150nm的掺镁的P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3；
8、最后降温至700-750℃，保温20-30min，接着炉内冷却；得到样品2。
样品2的结构可参见图2所示，其能带图见图4所示。其中，上方曲线为GaN导带能级，中间虚线为GaN费米能级；下方曲线为GaN价带能级，D、E、F点分别表示GaN层、InGaN层、GaN：Si层；GaN层、GaN：Si层为发光层GaN/GaN：Si超晶格层的双层复合结构。
参照实施例一的方法，继续生成样品3和样品4，其工艺条件的差别请参见下表1至表3。
表1样品1与样品2生长参数的对比
表2样品1与样品3生长参数的对比
表3生长参数的对比
样品1和样品2、3、4在相同的前工艺条件下镀ITO层约150nm，相同的条件下镀Cr/Pt/Au电极约200nm，相同的条件下镀保护层SiO2约50nm，然后在相同的条件下将样品研磨切割成762μm*762μm(30mi*30mil)的芯片颗粒，然后在相同位置挑选样品1和样品2、3、4各自150颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。然后采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2、3、4的光电性能。
参考附图5，样品2、3、4较样品1光效提升效果不明显；参考附图6，样品2、3、4较样品1的漏电情况变化不大；参考附图7，样品2、3、4较样品1的驱动电压下降约0.15-0.2v，效果突出。
本发明还提供了一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，参见图2，在发光层MQW层5中包括InxGa(1-x)N层6和GaN：Si/GaN超晶格势垒层7：
每个GaN：Si/GaN超晶格势垒层7包含1-7个双层组合单元，每个组合单元包含一个GaN：Si层和一个GaN层，GaN：Si层和GaN层的厚度比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3，
在第一个GaN：Si/GaN超晶格势垒层7的双层组合单元中，GaN层位于GaN：Si层之下。
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)的周期数为14-15。
优选地，发光层MQW中的InGaN层厚度可为2.5-3nm，GaN：Si/GaN超晶格势垒层7的厚度为11-13nm。
优选地，在发光层MQW层5之下，从下至上依次包括：
衬底1；
低温缓冲GaN层2：厚度为30-40nm；
不掺杂GaN层3：厚度为2-3um；
掺Si的GaN层4：Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm。
优选地，在发光层MQW层5之上，从下至上依次包括：
P型AlGaN层8：厚度为30-40nm，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度5E19-6E19个/cm3；
P型GaN层9：厚度为100-150nm，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3。
优选地，在每个所述双层组合单元中：GaN：Si层在GaN层之上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长发光层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层步骤，其特征在于，
所述生长发光层MQW层的步骤为：
在温度为750-850℃、200mbar到400mbar压力的反应室内，采用H2和/或N2作为载气，通入In离子、NH3和Ga离子，生长掺杂In的3-3.5nm厚度的InxGa(1-x)N层，其中x＝0.15-0.25，In掺杂浓度2E20-3E20个/cm3，
其中，生长GaN：Si/GaN超晶格势垒层的步骤为：
停止通入In离子，升高温度至800-850℃，反应室内InxGa(1-x)N层上生长GaN层，再通入SiH4，反应室内GaN层上生长GaN：Si层；
反复通入SiH4和停止通入SiH4，GaN层和GaN：Si层相互交错形成GaN：Si/GaN超晶格势垒层；SiH4通入和停止通入的时间比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的周期数为1-7；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)周期数为14-15。
2.根据权利要求1所述的一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层的步骤为：
生长低温缓冲GaN层：在600-650℃的反应室内，在衬底上生长厚度为30-40nm的低温缓冲GaN层；
生长不掺杂GaN层：升高温度到1100-1200℃，持续生长厚度为2-3um的不掺杂GaN层；
生长掺Si的GaN层：持续生长掺杂Si的N型GaN，Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm。
3.根据权利要求1所述的一种含有超晶格势垒层的LED结构外延生长方法，其特征在于，生长P型AlGaN层、生长P型GaN层的步骤为：
生长P型AlGaN层：在930-980℃的反应室内持续生长厚度为30-40nm的P型AlGaN层，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度为5E19-6E19个/cm3；
生长P型GaN层：升高温度到930-950℃持续生长厚度为100-150nm的掺镁的P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3。
4.一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，其特征在于，在发光层MQW中包括InxGa(1-x)N层和GaN：Si/GaN超晶格势垒层：
每个GaN：Si/GaN超晶格势垒层包含1-7个双层组合单元，每个组合单元包含一个GaN：Si层和一个GaN层，GaN：Si层和GaN层的厚度比例为6:1-1:6，Si的掺杂浓度1E17-6E17个/cm3；
在第一个GaN：Si/GaN超晶格势垒层的双层组合单元中，GaN层位于GaN：Si层之下；
InxGa(1-x)N/(GaN：Si/GaN)的周期数为14-15。
5.根据权利要求4所述的一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，其特征在于，发光层MQW中的InGaN层厚度为2.5-3nm，GaN：Si/GaN超晶格势垒层的厚度为11-13nm。
6.根据权利要求4所述的一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，其特征在于，在发光层MQW层之下，从下至上依次包括：
衬底；
低温缓冲GaN层：厚度为30-40nm；
不掺杂GaN层：厚度为2-3um；
掺Si的GaN层：Si的掺杂浓度为9E18-1E19个/cm3，总厚度控制在2-3μm。
7.根据权利要求5所述的一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，其特征在于，在发光层MQW层之上，从下至上依次包括：
P型AlGaN层：厚度为30-40nm，Al的掺杂浓度为2E20-3E20个/cm3，Mg的掺杂浓度5E19-6E19个/cm3；
P型GaN层：厚度为100-150nm，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20个/cm3。
8.根据权利要求5所述的一种含有超晶格势垒层的LED外延结构，其特征在于，在每个所述双层组合单元中：GaN：Si层在GaN层之上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310572098.3A CN103594570B (zh) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310572098.3A CN103594570B (zh) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103594570A CN103594570A (zh) | 2014-02-19 |
| CN103594570B true CN103594570B (zh) | 2016-05-25 |
Family
ID=50084635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310572098.3A Active CN103594570B (zh) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103594570B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105350074A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-02-24 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种提高led外延晶体质量的外延生长方法 |
| CN106601879B (zh) * | 2016-11-24 | 2019-05-17 | 深圳市立洋光电子股份有限公司 | 一种用于led的氮化镓基半导体的制备方法 |
| CN107293619B (zh) * | 2017-06-30 | 2019-07-02 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
| CN108807618A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-13 | 河源市众拓光电科技有限公司 | 一种GaN基发光二极管InGaN/GaN量子阱结构及其制备方法 |
| CN108649108B (zh) * | 2018-05-15 | 2019-10-18 | 芜湖德豪润达光电科技有限公司 | 量子阱发光层和发光二极管及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101188264A (zh) * | 2006-11-22 | 2008-05-28 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体发光器件 |
| CN102820392A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-12 | 华灿光电股份有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
| CN102956769A (zh) * | 2011-08-12 | 2013-03-06 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体发光器件以及制造其的方法 |
| CN103022290A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-03 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 具有四元InAlGaN的LED外延结构及其制备方法 |
| CN103178175A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 丰田合成株式会社 | 第iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法 |
-
2013
- 2013-11-15 CN CN201310572098.3A patent/CN103594570B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101188264A (zh) * | 2006-11-22 | 2008-05-28 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体发光器件 |
| CN102956769A (zh) * | 2011-08-12 | 2013-03-06 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体发光器件以及制造其的方法 |
| CN103178175A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 丰田合成株式会社 | 第iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法 |
| CN102820392A (zh) * | 2012-08-31 | 2012-12-12 | 华灿光电股份有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
| CN103022290A (zh) * | 2012-12-19 | 2013-04-03 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 具有四元InAlGaN的LED外延结构及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103594570A (zh) | 2014-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103560187B (zh) | 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 | |
| CN103474539B (zh) | 含有超晶格层的led结构外延生长方法及其结构 | |
| CN104157746A (zh) | 新型量子阱势垒层的led外延生长方法及外延层 | |
| CN103594570B (zh) | 含有超晶格势垒层的led结构外延生长方法及其结构 | |
| CN103996769B (zh) | Led外延层结构、生长方法及具有该结构的led芯片 | |
| CN106129198B (zh) | Led外延生长方法 | |
| CN103996759A (zh) | Led外延层生长方法及led外延层 | |
| CN104009136A (zh) | 提高发光效率的led外延层生长方法及led外延层 | |
| CN100580966C (zh) | 一种绿光发光二极管 | |
| CN103346226A (zh) | Led外延结构及其生长方法 | |
| CN105633235A (zh) | 一种n型GaN结构的GaN基LED外延结构及生长方法 | |
| CN105023976A (zh) | 一种led外延生长方法 | |
| CN103811601A (zh) | 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法 | |
| CN105789388A (zh) | 提高外延晶体质量的led生长方法 | |
| CN103985797B (zh) | 多量子阱结构及其生长方法、及具有该结构的led芯片 | |
| CN103346219B (zh) | 复式多量子阱发光层结构的生长方法及led外延结构 | |
| CN103943740B (zh) | 增加发光效率的led外延层生长方法及led外延层 | |
| CN106328780B (zh) | 基于AlN模板的发光二极管衬底外延生长的方法 | |
| CN103337451B (zh) | 外延结构的电子阻挡层生长方法及其相应的外延结构 | |
| CN106374021A (zh) | 基于蓝宝石图形化衬底的led外延生长方法 | |
| CN103952684B (zh) | Led外延层生长方法及led外延层 | |
| CN104103724A (zh) | 渐变量子阱的led外延片、生长方法及led结构 | |
| CN113540296A (zh) | 适用于小间距显示屏的led外延片制作方法 | |
| CN105720152A (zh) | 一种led外延结构及其生长方法 | |
| CN105576090B (zh) | 发光二极管外延片的制备方法及发光二极管外延片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |