CN105304781B - 提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 - Google Patents
提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105304781B CN105304781B CN201510626813.6A CN201510626813A CN105304781B CN 105304781 B CN105304781 B CN 105304781B CN 201510626813 A CN201510626813 A CN 201510626813A CN 105304781 B CN105304781 B CN 105304781B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layers
- high temperature
- temperature
- gan layer
- concentration
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 28
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 claims abstract description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- 239000010437 gem Substances 0.000 claims description 2
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 241001062009 Indigofera Species 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 108
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000026267 regulation of growth Effects 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 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
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 InP compound Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007773 growth pattern Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 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
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 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
- H01L33/14—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 carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
-
- 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
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了提升Mg空穴浓度的LED外延结构及生长方法，外延结构从下至上包括非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高低温量子阱、低温垒过渡层、P型AlGaN/InGa电子阻挡层、氮氢混气低掺杂P型GaN层、高温P层及高温P型接触层，高温P层从下至上包括第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层，第一、三高温P层的Mg浓度均高于第二高温P层Mg浓度。本发明生长方法的高温P层Mg掺杂量呈现两头高中间低的趋势，形成梯度电容结构，提升空穴浓度，极大地减少了大电流密度下的衰减效应，提高电子与空穴的复合几率。
Description
技术领域
本发明涉及LED外延结构设计的技术领域，特别地，涉及一种提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法。
背景技术
GaN作为继第一代Ge、Si半导体材料，第二代GaAs、InP化合物半导体材料的第三代半导体材料，由于其禁带宽度宽，能带结构为直接带隙以及化学与热稳定性好，在光电子与微电子领域有着巨大的应用价值。特别是在照明、显示等领域显示出无限的潜能。尽管GaN材料具有禁带宽、高电子漂移饱和速度、导热性良好、化学稳定性好等众多优势，但是由于得不到GaN体单晶，GaN材料外延层位错密度太大、存在较高的n型背景载流子浓度但p型掺杂效果不佳等因素限制了其发展。因此导致其大功率下的衰减效应增强，限制了大功率的发展。大电流注入下有源区内载流子的密度过高，空穴浓度提供不足而导致载流子在辐射复合之前泄露出有源区被认为是引起大电流注入下效应骤减的重要原因。
P型层的电阻值太高，电流将扩展很少，光仅发生在电极之下，而且被芯片内部吸收。一般地，为获得较大的的结电场，p区和n区的掺杂浓度要足够高。现有的技术中，n区的掺杂可以达到较高的浓度，因此载流子的浓度可以较大限度地满足要求，而空穴的浓度远远不足，容易造成大电流密度下的衰减效应。
发明内容
本发明目的在于提供一种提升GaN基Mg空穴浓度的外延结构及生长方法，以解决空穴浓度远远不足的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种提升Mg空穴浓度的LED外延结构，从下至上依次包括蓝宝石衬底、低温缓冲层、非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高温量子阱、低温量子阱、低温垒过渡层、P型AlGaN/InGa电子阻挡层、氮氢混气低掺杂P型GaN层、高温P层以及高温P型接触层，
所述高温P层从下至上依次包括第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层，其中，第一高温P层和第三高温P层的Mg浓度均高于第二高温P层的Mg浓度。
优选的，将P型AlGaN电子阻挡层的Mg浓度设置为CMg1，将氮氢混气低掺杂P型GaN层的Mg浓度设置为CMg2，将第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层的Mg浓度分别设置为CMg3、CMg4、CMg5，将高温P型接触层的Mg浓度设置为CMg6，则有CMg6>CMg5>CMg3>CMg1>CMg4>CMg2。
本申请还提供了上述外延结构的生长方法，包括步骤：
A、在蓝宝石衬底生长低温缓冲层、非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高温量子阱、低温量子阱、低温垒过渡层；
B、在低温垒过渡层的基础上，生长5-10个周期的P型AlGaN/InGa电子阻挡层，总厚度为30-50nm；
C、在P型AlGaN/InGa电子阻挡层的基础上，通入5-10L的氮气量，以较低温度、600-800mbar的压力范围，生长P型GaN层，总厚度为20-40nm；
D、在P型GaN层的基础上，切换为氢气氛围，以600-800mbar的压力范围，生长三层高温P层；第一高温P层、第二高温P层为10-20nm厚，第三高温P层为20-30nm厚；
E、在高温P层的的基础上，压力降至200-400mbar，生长高温P型接触层。
优选的，P型AlGaN/InGa电子阻挡层的生长环境为T1温度，P型GaN层的生长环境为T2温度，三层高温P层的生长环境为T3温度；其中，T1＝MQW_T+(10-50)，T3＝MQW_T+(250-300)，T2＝T3-(50-100)；MQW_T为低温量子阱的温度。
优选的，将P型AlGaN/InGa电子阻挡层的Mg浓度设置为CMg1，将氮氢混气低掺杂P型GaN层的Mg浓度设置为CMg2，将第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层的Mg浓度分别设置为CMg3、CMg4、CMg5，将高温P型接触层的Mg浓度设置为CMg6，以CMg5为基础，Mg的源量为2500-3500sccm，CMg6＝CMg5+(100-200)，CMg3＝CMg5-(100-200)，CMg1＝CMg5-(200-400)，CMg4＝CMg5/3-CMg5/2，CMg1＝CMg5/15-CMg5/20。
本发明具有以下有益效果：
本发明高温生长P3、P4与P5层的掺杂Mg的方法，能够有效地提升空穴的浓度，提高电子与空穴的复合几率，且在较高温度下生长P层，有利于Mg的掺杂，降低C/H等杂质。
整个P层形成了梯度的电容结构，可以更好的达到限流作用，极大程度地减少了大电流密度下的衰减效应。P3、P5层作为高温P层的首尾，均为浓度较高的Mg掺杂，更好地形成了接触，降低晶体的阻值，在相同电流驱动下，降低驱动电压。
因此，通过该生长方法，可以有效地提升Mg空穴的浓度，并降低P型层的电阻值，形成有效递增的电容结构，避免局部电流过大，得到良好的电流横向扩展电性，提升电子与空穴的复合几率，降低大电流密度下的衰减效应，降低芯片的驱动电压。
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是本发明优选实施例的温度区间与Mg浓度曲线的关系图。
其中，1、低温缓冲GaN层；2、不掺杂u型GaN层，3、GaN层；4、第一P型GaN层；5、P型AlGaN层，6、第二P型GaN层，71、第一高掺杂Si的GaN层，72、n型AlGaN电子阻挡层，73、第二高掺杂Si的GaN层，80、n型GaN过渡层，81、浅量子阱，82、InxGa1-xN/GaN高温量子阱层，83、低温量子阱InyGa1-yN/GaN，84、低温垒过渡层，P1、P型AlGaN/InGa电子阻挡层，P2、P型GaN层，P3、第一高温P层，P4、第二高温P层，P5、第三高温P层，P6、P型接触层。
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，本申请提升Mg空穴浓度的LED外延结构的生长方法如下步骤：
(1)在高温(1050℃-1150℃)低压(100mbar-300mbar)下通入氢气进行蓝宝石衬底(Al2O3)表面的清洁，其中有20s-50s的时间通入NH3帮助表面处理，之后进行氮化处理；
(2)降温至500℃-550℃，压力为500mbar-700mbar，生长20-40nm厚的低温缓冲层；
(3)停止通入Ga源、升温到较高温度(1050℃-1100℃)，退火处理缓冲层；
(4)退火处理完成后，降温至950℃-1050℃，生长第一非掺杂GaN层；
(5)反应腔压力调至300mbar-600mbar，升温至1050℃-1100℃，生长厚度约为2-3um的第二非掺杂GaN层；
(6)反应腔压力调至150-300mbar，降温至1000℃-1050℃，生长第一高掺杂Si的GaN层，Si的浓度达到1.5-2.5E+19atoms/cm3；
(7)在(6)的基础上继续生长50-150nm厚的n型AlGaN电子阻挡层；
(8)在(7)的基础上生长200-500nm厚的第二高掺杂Si的GaN层，Si的浓度为1.0-1.5E+19atoms/cm3；
(9)上述层次生长完后，降温至760℃-820℃生长n型GaN过渡层(FB)；
(10)在(9)的基础上，生长浅量子阱(SW)，其中，厚度为100-300nm，Si掺杂浓度约为2-4E+18atoms/cm3；
(11)在(10)的基础上生长8个周期的InxGa1-xN/GaN高温量子阱层，厚度约为30-60nm，InxGa1-xN/GaN高温量子阱层；x/y仅代表一个掺杂系数，具体取值可根据实际情况确定；
(12)在(11)的基础上生长11个周期的低温量子阱InyGa1-yN/GaN，其中单个InyGa1-yN/GaN周期内阱层与垒层的厚度比例为1:2-1:5，总厚度约为100-150nm；
(13)在(12)的基础上生长厚度30-80nm的低温垒过渡层；
(14)在(13)的基础上生长5-10个周期的P型AlGaN/InGa电子阻挡层(P1)，该层Mg掺杂浓度较高，可达1.5-2.5E+20atoms/cm3，Al的浓度可达2-2.5E+20atoms/cm3，总厚度约为30-50nm，Mg在该层的Mg使用量为CMg1；
(15)在(14)的基础上，通入氮气量为5-10L，以较低温度，高压(压力范围为600-800mbar)生长P型GaN层(P2)，该层Mg浓度较低，Mg在该层的Mg使用量为CMg2，总厚度为20-40nm；
(16)在(15)的基础上，切换为氢气氛围，高压下(压力范围为600-800mbar)生长约10-20nm厚的较高Mg浓度掺杂量的高温P层(P3)，Mg在该层的Mg使用量为CMg3；
(17)在(16)的基础上，生长Mg浓度较低的高压(压力范围为600-800mbar)高温P层(P4)，Mg在该层的Mg使用量为CMg4，总厚度为10-20nm；
(18)在(17)的基础上生长Mg高掺杂浓度量的高温P层(P5)，Mg在该层的Mg使用量为CMg5，总厚度为20-30nm；
(19)在(18)的基础，降低压力至200-400mbar，生长Mg高掺杂浓度量的P型接触层(P6)，Mg在该层的Mg使用量为CMg6；由此，制得样品2。
参见图3，进一步地解释从(14)到(19)中Mg浓度CMg的梯度分布，其中CMg6>CMg5>CMg3>CMg1>CMg4>CMg2。Mg浓度一般地以CMg5为基础，Mg的源量为3000-3500sccm，CMg6＝CMg5+(100-200)，CMg3＝CMg5-(100-200)，CMg1＝CMg5-(200-400)，CMg4＝CMg5/3-CMg5/2，CMg1＝CMg5/15-CMg5/20；
其中，步骤(14)P型AlGaN电子阻挡层的生长环境为T1温度，步骤(15)P型GaN层的生长环境为T2温度，步骤(16-18)三层高温P层的生长环境为T3温度：T1＝MQW_T+(10-50)，T3＝MQW_T+(250-300)，T2＝T3-(50-100)；MQW_T为低温量子阱的温度。
经过上述生长方法，则可制得提升Mg空穴浓度的LED外延结构，从下至上依次包括蓝宝石衬底、低温缓冲层、第一非掺杂u型GaN层、第二非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高温量子阱、低温量子阱、低温垒过渡层、P型AlGaN电子阻挡层、氮氢混气低掺杂P型GaN层、高温P层以及高温P型接触层，高温P层从下至上依次包括第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层，其中，第一高温P层和第三高温P层的Mg浓度均高于第二高温P层的Mg浓度。
以下说明采用以现有传统方法制备样品1的对比实施例1，再将样品1与采用本发明生长方法制备得到的样品2进行性能检测比较。
对比实施例1、
本发明运用Aixtron MOCVD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，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂，衬底为(0001)面蓝宝石，反应室压力在100mbar到900mbar之间。具体生长方式如下：
1、在1000-1100℃的的氢气气氛下，反应室压力控制在200-500mbar，高温处理蓝宝石衬底5-6min；再降温至530-560℃，反应室压力控制在300-500mbar在蓝宝石衬底上生长厚度为20-45nm的低温缓冲层GaN层(Nucleation)；
2、升高温度到1000-1100℃，反应室压力控制在300-600mbar持续生长2-3.5um的不掺杂u型GaN；
3、温度调至1030-1080℃，反应室压力控制在150-250mbar生长2-3um的n型掺Si的GaN层，称为N1层；
4、保持温度与压力不变，继续生长30-80nm厚的n型AlGaN电子阻挡层；
5、保持温度与压力不变，继续生长n型掺Si的GaN层，称为N2层；
6、上述层次生长完后，反应压力调至250-350mbar，降温180-250℃生长n型GaN过渡层(FB)；
7、在6的基础上，生长浅量子阱(SW)，其中，厚度120-180nm；
8、在7的基础上，生长3-6个周期的InxGa1-xN/GaN高温量子阱层，x/y仅代表一个掺杂系数，具体取值可根据实际情况确定；
9、周期性生长有源层MQW，反应室压力控制在200-400mbar，降温至730-760℃生长掺杂In的2.5-3.5nm InxGa(1-x)N(x＝0.02-0.04)层，再升高温度至830-860℃生长8-10nmGaN层。InxGa(1-x)N/GaN周期数为11-13，总厚度在130-160nm；
10、温度调至800-830℃，反应室压力在200-300mbar生长厚度为20-30nm厚的GaN层；
11、降温至750-800℃，反应室压力在200-300mbar生长厚度为40-70nm厚度的低温掺Mg的第一P型GaN层，Mg的掺杂浓度为5E+19-1E+20atoms/cm3；
12、升高温度到920-970℃，反应室压力控制在100-200mbar，持续生长30-50nm掺铝、掺镁的P型AlyGaN(y＝0.05-0.12)电子阻挡层；
13、将反应室压力控制在200-500mbar，再同温持续生长80-120nm厚度的掺Mg的第二P型GaN层，Mg的掺杂浓度为6E+19-1.5E+20atoms/cm3；
14、最后再降低温度到650-750℃，在氮气气氛下，持续时间20-30min，活化PGaN后，得到样品1。
表1 GaN基LED外延结构性能参数比对结果
从表1中可以看出，采用本发明的外延片用标准芯片工艺制成11mil*25mil主波长为451nm的蓝光芯片，在150mA下驱动的亮度由116.9mw左右提升至122.4mw，工作驱动电压从3.15V下降到3.11V，反向电压从41.9V下降至41.1V。
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 (2)
1.一种提升Mg空穴浓度的LED外延结构的生长方法，其特征在于，从下至上依次包括蓝宝石衬底、低温缓冲层、非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高温量子阱、低温量子阱、低温垒过渡层、P型AlGaN/InGa电子阻挡层、氮氢混气低掺杂P型GaN层、高温P层以及高温P型接触层；
所述高温P层从下至上依次包括第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层，其中，第一高温P层和第三高温P层的Mg浓度均高于第二高温P层的Mg浓度，将P型AlGaN电子阻挡层的Mg浓度设置为CMg1，将氮氢混气低掺杂P型GaN层的Mg浓度设置为CMg2，将第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层的Mg浓度分别设置为CMg3、CMg4、CMg5，将高温P型接触层的Mg浓度设置为CMg6，则有CMg6>CMg5>CMg3>CMg1>CMg4>CMg2；
上述外延结构的生长方法，包括步骤：
A、在蓝宝石衬底生长低温缓冲层、非掺杂u型GaN层、第一高掺杂Si的n型GaN层、n型AlGaN电子阻挡层、第二高掺杂Si的n型GaN层、低温n型掺杂过渡层、浅量子阱、高温量子阱、低温量子阱、低温垒过渡层；
B、在低温垒过渡层的基础上，生长5～10个周期的P型AlGaN/InGa电子阻挡层，总厚度为30-50nm；
C、在P型AlGaN/InGa电子阻挡层的基础上，通入5～10L的氮气量，以较低温度、600-800mbar的压力范围，生长P型GaN层，总厚度为20～40nm；所述较低温度为T2温度,T3＝MQW_T+(250～300)，T2＝T3-(50～100)；MQW_T为低温量子阱的温度；
D、在P型GaN层的基础上，切换为氢气氛围，以600～800mbar的压力范围，生长三层高温P层；第一高温P层、第二高温P层为10～20nm厚，第三高温P层为20～30nm厚；
E、在高温P层的基础上，压力降至200～400mbar，生长高温P型接触层；P型AlGaN/InGa电子阻挡层的生长环境为T1温度，P型GaN层的生长环境为T2温度，三层高温P层的生长环境为T3温度；其中，T1＝MQW_T+(10～50)，T3＝MQW_T+(250～300)，T2＝T3-(50～100)；MQW_T为低温量子阱的温度。
2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，将P型AlGaN/InGa电子阻挡层的Mg浓度设置为CMg1，将氮氢混气低掺杂P型GaN层的Mg浓度设置为CMg2，将第一高温P层、第二高温P层和第三高温P层的Mg浓度分别设置为CMg3、CMg4、CMg5，将高温P型接触层的Mg浓度设置为CMg6，以CMg5为基础，Mg的源量为2500～3500sccm，CMg6＝CMg5+(100～200)，CMg3＝CMg5-(100～200)，CMg1＝CMg5-(200～400)，CMg4＝CMg5/3-CMg5/2，CMg1＝CMg5/15-CMg5/20。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510626813.6A CN105304781B (zh) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | 提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510626813.6A CN105304781B (zh) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | 提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105304781A CN105304781A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105304781B true CN105304781B (zh) | 2018-04-20 |
Family
ID=55201784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510626813.6A Active CN105304781B (zh) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | 提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105304781B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106531855B (zh) * | 2016-12-14 | 2019-07-02 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种led外延结构及其生长方法 |
| CN109192824B (zh) * | 2018-09-03 | 2020-09-08 | 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 | 一种提升氮化镓基发光二极管亮度的外延片及生长方法 |
| CN111816742A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-10-23 | 中国科学院半导体研究所 | 用于可见光通信的GaN基LED外延结构及其制备方法 |
| CN113451450B (zh) * | 2020-08-06 | 2022-04-29 | 重庆康佳光电技术研究院有限公司 | Led磊晶结构及其制备方法 |
| CN112951963B (zh) * | 2021-02-09 | 2023-10-13 | 华灿光电（浙江）有限公司 | 发光二极管外延片及其制备方法 |
| CN114497306B (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-12 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种GaN基LED外延片、外延生长方法及LED芯片 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102427103A (zh) * | 2011-09-16 | 2012-04-25 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 氮化镓基ⅲ-ⅴ族化合物半导体led外延片及其生长方法以及包括其的led显示装置 |
| CN103219438A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 改善应力释放和载流子存储的发光二极管浅阱生长方法 |
| CN103346220A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 湘能华磊光电股份有限公司 | GaN基LED及其生产方法 |
| CN103811600A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-05-21 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种GaN（绿光）量子阱结构的生长方法 |
| CN104465898A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-25 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004055719A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Shiro Sakai | 窒化ガリウム系化合物半導体装置 |
-
2015
- 2015-09-28 CN CN201510626813.6A patent/CN105304781B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102427103A (zh) * | 2011-09-16 | 2012-04-25 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 氮化镓基ⅲ-ⅴ族化合物半导体led外延片及其生长方法以及包括其的led显示装置 |
| CN103219438A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-24 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 改善应力释放和载流子存储的发光二极管浅阱生长方法 |
| CN103346220A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-10-09 | 湘能华磊光电股份有限公司 | GaN基LED及其生产方法 |
| CN103811600A (zh) * | 2014-03-12 | 2014-05-21 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种GaN（绿光）量子阱结构的生长方法 |
| CN104465898A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-25 | 华灿光电(苏州）有限公司 | 一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105304781A (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105304781B (zh) | 提升Mg空穴浓度的LED外延结构及其生长方法 | |
| CN104393124B (zh) | 一种发光二极管外延片结构的制备方法 | |
| CN104009136B (zh) | 提高发光效率的led外延层生长方法及led外延层 | |
| CN105633235B (zh) | 一种n型GaN结构的GaN基LED外延结构及生长方法 | |
| CN108198921B (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN105990479A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 | |
| CN103824917B (zh) | 一种led制备方法、led和芯片 | |
| CN102903615A (zh) | 一种p型GaN与AlGaN半导体材料的制备方法 | |
| CN103811601B (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 | |
| CN103996769B (zh) | Led外延层结构、生长方法及具有该结构的led芯片 | |
| CN106159048B (zh) | 一种发光二极管外延片及其生长方法 | |
| CN102214740A (zh) | 一种提高氮化镓基发光二极管抗静电能力的方法 | |
| CN109860359A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN102867892A (zh) | 具有In掺杂的低温生长P型GaN外延方法 | |
| CN109216514A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN109192831A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN109256445A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN109473514A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN104319317B (zh) | 一种可有效提高p‑GaN空穴注入层质量的外延生产方法 | |
| CN100477304C (zh) | 半导体发光器件以及半导体器件的制造方法 | |
| CN105161591B (zh) | 一种可降低电压的GaN基外延结构及其生长方法 | |
| CN204651339U (zh) | 一种具有超晶格空穴注入层结构的发光二极管 | |
| CN107482095B (zh) | 一种led外延生长方法 | |
| CN105870266B (zh) | 电子阻挡层结构的生长方法及含此结构的led外延结构 | |
| CN109686823A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |