CN107359224A - 一种提升内量子效率的led外延生长方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种提升内量子效率的LED外延生长方法，包括：在温度为750‑900℃，反应腔压力为800‑950mbar，通入50000‑55000sccm的NH3、50‑70sccm的TMGa、90‑110L/min的H2、1200‑1400sccm的TMAl、800sccm‑1050sccm的CP2Mg的条件下，生长一层AlGaN:Mg薄垒层，通过在多量子阱层靠近P型层的一侧引入AlGaN：Mg薄垒层，即形成不对称阱垒结构，用来抑制电子泄露出量子阱发光区，抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入多量子阱层，增加多量子阱层的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
Description
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种提升内量子效率的LED外延生长方法。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性、色彩丰富等优点。目前国内生产LED的规模正在逐步扩大，但是LED仍然存在效率低下的问题。
传统的LED结构外延生长方法，包括如下步骤：
1、在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟；
2、生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛；
3、生长非掺杂GaN层；
4、生长Si掺杂的第一N型GaN层；
5、生长Si掺杂的第二N型GaN层；
6、生长多量子肼层；
7、生长P型AlGaN层；
8、生长Mg掺杂的P型GaN层；
9、在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
氮化镓是LED中应用最广的半导体材料。氮化镓材料为钎锌矿结构，材料本身自极化效应和晶格不匹配产生量子限制斯塔克效应，随着驱动电流增加，电子漏电流现象变得更加严重，严重阻碍了LED效率的提高，影响LED的节能效果。
因此，提供一种提升内量子效率的LED外延生长方法，减轻量子限制斯塔克效应的影响，减少漏电流，进而提高LED的发光效率，是本技术领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决背景技术中量子限制斯塔克效应影响LED发光效率的技术问题，本发明公开了一种提升内量子效率的LED外延生长方法，通过形成不对称阱垒结构，能够抑制电子泄露出量子阱发光区，进而抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入量子阱发光区，增加量子阱发光区的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
为解决上述背景技术中的问题，本发明一种提升内量子效率的LED外延生长方法，所述LED外延是采用金属化学气相沉积法MOCVD对基底进行处理获得的，包括如下步骤：
在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟；
生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛；
生长非掺杂GaN层；
生长Si掺杂的N型GaN层；
生长多量子肼层；
在温度为750-900℃，反应腔压力为800-950mbar，通入50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H2、1200-1400sccm的TMAl、800sccm-1050sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为15-35nm的AlGaN:Mg薄垒层，其中Mg掺杂浓度为3×1017atoms/cm3-6×1017atoms/cm3；
生长P型AlGaN层；
生长Mg掺杂的P型GaN层；
在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
进一步地，在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN，所述低温GaN缓冲层的厚度为20-40nm。
进一步地，在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN上形成所述不规则小岛。
进一步地，在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2-4μm。
进一步地，所述N型GaN层，包括：第一N型GaN层和第二N型GaN层；
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第一N型GaN，所述第一N型GaN的厚度为3-4μm，Si掺杂的浓度为5×1018atoms/cm3-1×1019atoms/cm3；
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第二N型GaN，所述第二N型GaN的厚度为200-400nm，Si掺杂的浓度为5×1017atoms/cm3-1×1018atoms/cm3。
进一步地，所述生长多量子阱层，包括：交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，交替周期控制在7-15个。
进一步地，在温度为700-750℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2的条件下，生长所述InxGa(1-x)N阱层，
其中，所述InxGa(1-x)N厚度为2.5-3.5nm，发光波长450-455nm，x的取值范围为0.20-0.25。
进一步地，在温度为750-850℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N2的条件下，生长所述GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8-15nm。
进一步地，在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的CP2Mg的条件下，生长所述P型AlGaN层，所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm，
其中，Al掺杂的浓度为1×1020atoms/cm3-3×1020atoms/cm3，Mg掺杂的浓度为1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
进一步地，在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg掺杂浓度1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
与现有技术相比，本申请所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，达到了如下效果：
本发明提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，通过在多量子阱层靠近P型层的一侧引入AlGaN:Mg薄垒层，即形成不对称阱垒结构，该AlGaN:Mg薄垒层具有较大的禁带宽度，从而使得量子垒的有效势垒高度得到提高，能有效抑制电子泄露出量子阱发光区，抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入量子阱发光区，提高空穴浓度，增加量子阱发光区的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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为采用实施例1中的LED外延生长方法制备的LED外延的结构示意图；
图2为实施例1中的提升内量子效率的LED外延生长方法的流程图；
图3为实施例2中的LED外延的结构示意图；
图4为实施例2中的提升内量子效率的LED外延的生长方法的流程图；
图5为现有技术的LED外延结构示意图；
图6为现有技术的LED外延生长方法。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
另外，本说明书并没有将权利要求书公开的构件和方法步骤限定于实施方式的构件和方法步骤。特别是，在实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其结构顺序和邻接顺序以及制造方法等只要没有具体的限定，就仅作为说明例，而不是将本发明的范围限定于此。附图中所示的结构部件的大小和位置关系是为了清楚地进行说明而放大示出。
以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
实施例1
本实施例提供了一种提升内量子效率的LED外延生长方法，图1给出了本实施例中的LED外延生长方法制备的LED外延的结构示意图，请参见图1，该LED外延，包括：依次生长在蓝宝石衬底101上的低温GaN缓冲层102、非掺杂GaN层103、N型GaN层104、多量子阱层105、AlGaN:Mg薄垒层106、P型AlGaN层107和P型GaN层108。其中，N型GaN层104包括第一N型GaN层1041和第二N型GaN层1042；多量子阱层105包括交替生长的InxGa(1-x)N阱层1051和GaN垒层1052，交替周期控制在7-15个。
本实施例提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，图2给出了本实施例中的提升内量子效率的LED外延生长方法的流程图，请参见图2，该方法所述的LED外延是采用金属化学气相沉积法MOCVD对基底进行处理获得的，包括：
步骤S201：在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤S202：生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛。
步骤S203：生长非掺杂GaN层。
步骤S204：生长Si掺杂的N型GaN层；所述N型GaN层，包括：第一N型GaN层和第二N型GaN层。
步骤S205：生长多量子肼层。
步骤S206：在温度为750-900℃，反应腔压力为800-950mbar，通入50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H2、1200-1400sccm的TMAl、800sccm-1050sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为15-35nm的AlGaN:Mg薄垒层，其中Mg掺杂浓度为3×1017atoms/cm3-6×1017atoms/cm3。
步骤S207：生长P型AlGaN层。
步骤S208：生长Mg掺杂的P型GaN层。
步骤S209：在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
本实施例提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，通过在多量子阱层靠近P型层的一侧引入AlGaN:Mg薄垒层，即形成不对称阱垒结构，该AlGaN:Mg薄垒层具有较大的禁带宽度，从而使得量子垒的有效势垒高度得到提高，能有效抑制电子泄露出量子阱发光区，抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入量子阱发光区，提高空穴浓度，增加量子阱发光区的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
实施例2
本实施例提供了一种提升内量子效率的LED外延生长方法，图3给出了本实施例中的LED外延生长方法制备的LED外延的结构示意图，请参见图3，该LED外延，包括：依次生长在蓝宝石衬底301上的低温GaN缓冲层302、非掺杂GaN层303、N型GaN层304、多量子阱层305、AlGaN:Mg薄垒层306、P型AlGaN层307和P型GaN层308。其中，N型GaN层304包括第一N型GaN层3041和第二N型GaN层3042；多量子阱层305包括交替生长的InxGa(1-x)N阱层3051和GaN垒层3052，交替周期控制在7-15个。
本实施例提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，图4给出了本实施例中的提升内量子效率的LED外延生长方法的流程图，请参见图4，该方法所述的LED外延是采用金属化学气相沉积法MOCVD对基底进行处理获得的，包括：
步骤S401：在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤S402：生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛。
具体地，所述步骤S402，进一步为：
在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN，所述低温GaN缓冲层的厚度为20-40nm；
在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN上形成所述不规则小岛。
步骤S403：生长非掺杂GaN层。
具体地，所述步骤S403，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2-4μm。
步骤S404：生长Si掺杂的N型GaN层。
具体地，所述N型GaN层，包括：第一N型GaN层和第二N型GaN层。
生长所述第一N型GaN层，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第一N型GaN，所述第一N型GaN的厚度为3-4μm，Si掺杂的浓度为5×1018atoms/cm3-1×1019atoms/cm3。
生长所述第一N型GaN层，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第二N型GaN，所述第二N型GaN的厚度为200-400nm，Si掺杂的浓度为5×1017atoms/cm3-1×1018atoms/cm3。
步骤S405：生长多量子肼层。
具体地，所述生长多量子阱层，包括：交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，交替周期控制在7-15个。
生长所InxGa(1-x)N阱层，进一步为：
在温度为700-750℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2的条件下，生长所述InxGa(1-x)N阱层，其中，所述InxGa(1-x)N厚度为2.5-3.5nm，发光波长450-455nm，x的取值范围为0.20-0.25。
生长所述GaN垒层，进一步为：
在温度为750-850℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N2的条件下，生长所述GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8-15nm。
步骤S406：在温度为750-900℃，反应腔压力为800-950mbar，通入50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H2、1200-1400sccm的TMAl、800sccm-1050sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为15-35nm的AlGaN:Mg薄垒层，其中Mg掺杂浓度为3×1017atoms/cm3-6×1017atoms/cm3。
步骤S407：生长P型AlGaN层。
具体地，所述步骤S407，进一步为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的CP2Mg的条件下，生长所述P型AlGaN层，所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm。
其中，Al掺杂的浓度为1×1020atoms/cm3-3×1020atoms/cm3，Mg掺杂的浓度为1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
步骤S408：生长Mg掺杂的P型GaN层。
具体地，所述步骤S408，进一步为：
在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg掺杂浓度1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
步骤S409：在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
本实施例提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，通过在多量子阱层靠近P型层的一侧引入AlGaN:Mg薄垒层，即形成不对称阱垒结构，该AlGaN:Mg薄垒层具有较大的禁带宽度，从而使得量子垒的有效势垒高度得到提高，能有效抑制电子泄露出量子阱发光区，抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入量子阱发光区，提高空穴浓度，增加量子阱发光区的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
对比实施例
本实施例提供了一种传统的LED外延生长方法，图5给出了本实施例中的LED外延生长方法制备的LED外延的结构示意图，请参见图5，该LED外延，包括：依次生长在蓝宝石衬底501上的低温GaN缓冲层502、非掺杂GaN层503、N型GaN层504、多量子阱层505、P型AlGaN层506和P型GaN层507，其中，N型GaN层504包括第一N型GaN层5041和第二N型GaN层5042，多量子阱层505包括交替生长的InxGa(1-x)N阱层5051和GaN垒层5052，交替周期控制在7-15个。
本实施例提供的一种传统的LED外延生长方法，图6给出了本实施例中的提升内量子效率传统的LED外延生长方法的流程图，请参见图6，该方法所述的LED外延是采用金属化学气相沉积法MOCVD对基底进行处理获得的，包括：
步骤S601：在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤S602：生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛。
具体地，所述步骤S602，进一步为：
在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN，所述低温GaN缓冲层的厚度为20-40nm；
在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN上形成所述不规则小岛。
步骤S603：生长非掺杂GaN层。
具体地，所述步骤S603，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2-4μm。
步骤S604：生长Si掺杂的第一N型GaN层。
具体地，所述步骤S604，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的第一N型GaN，所述第一N型GaN的厚度为3-4μm，Si掺杂的浓度为5×1018atoms/cm3-1×1019atoms/cm3。
步骤S605：生长Si掺杂的第二N型GaN层。
具体地，所述步骤S605，进一步为：
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的第二N型GaN，所述第二N型GaN的厚度为200-400nm，Si掺杂的浓度为5×1017atoms/cm3-1×1018atoms/cm3。
步骤S606：生长多量子肼层。
具体地，所述生长多量子阱层，包括：交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，交替周期控制在7-15个。
生长所InxGa(1-x)N阱层，进一步为：
在温度为700-750℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2的条件下，生长所述InxGa(1-x)N阱层，其中，所述InxGa(1-x)N厚度为2.5-3.5nm，发光波长450-455nm，x的取值范围为0.20-0.25。
生长所述GaN垒层，进一步为：
在温度为750-850℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N2的条件下，生长所述GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8-15nm。
步骤S607：生长P型AlGaN层。
具体地，所述步骤S607，进一步为：
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的CP2Mg的条件下，生长所述P型AlGaN层，所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm。
其中，Al掺杂的浓度为1×1020atoms/cm3-3×1020atoms/cm3，Mg掺杂的浓度为1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
步骤S608：生长Mg掺杂的P型GaN层。
具体地，所述步骤S408，进一步为：
在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg掺杂浓度1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
步骤S609：在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
根据传统的LED外延生长方法制备样品1，根据本发明提供的提升内量子效率的LED外延生长方法制备样品2。
样品1和样品2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1500nm，相同的条件下镀保护层SiO2约100nm，然后在相同的条件下将样品研磨切割成635μm*635μm(25mil*25mil)的芯片颗粒，之后将样品1和样品2在相同位置各自挑选100颗晶粒，在相同的封装工艺下，封装成白光LED。采用积分球在驱动电流350mA条件下测试样品1和样品2的光电性能。
表1样品1和样品2的电性参数比较结果
将积分球获得的数据进行分析对比，从表1中可以看出，本发明提供的提升内量子效率的LED外延生长方法制备的LED漏电流变小，发光效率得到提升，其它各项LED电性参数变好，实验数据证明了本专利方案能提升LED产品发光效率的可行性。
与现有技术相比，本申请所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，达到了如下效果：
本发明提供的提升内量子效率的LED外延生长方法，通过在多量子阱层靠近P型层的一侧引入AlGaN:Mg薄垒层，即形成不对称阱垒结构，该AlGaN:Mg薄垒层具有较大的禁带宽度，从而使得量子垒的有效势垒高度得到提高，能有效抑制电子泄露出量子阱发光区，抑制电子漏电流的产生，并能有效推动空穴注入量子阱发光区，提高空穴浓度，增加量子阱发光区的电子空穴对数量，增强发光辐射效率，从而提升LED的亮度。
由于方法部分已经对本申请实施例进行了详细描述，这里对实施例中涉及的结构与方法对应部分的展开描述省略，不再赘述。对于结构中具体内容的描述可参考方法实施例的内容，这里不再具体限定。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种提升内量子效率的LED外延生长方法，所述LED外延是采用金属化学气相沉积法MOCVD对基底进行处理获得的，包括：
在温度为1000-1100℃，反应腔压力为100-300mbar，通入100-130L/min的H2的条件下，处理蓝宝石衬底5-10分钟；
生长低温GaN缓冲层，并在所述低温GaN缓冲层形成不规则小岛；
生长非掺杂GaN层；
生长Si掺杂的N型GaN层；
生长多量子肼层；
在温度为750-900℃，反应腔压力为800-950mbar，通入50000-55000sccm的NH3、50-70sccm的TMGa、90-110L/min的H2、1200-1400sccm的TMAl、800sccm-1050sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为15-35nm的AlGaN:Mg薄垒层，其中Mg掺杂浓度为3×1017atoms/cm3-6×1017atoms/cm3；
生长P型AlGaN层；
生长Mg掺杂的P型GaN层；
在温度为650-680℃的条件下保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。
2.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为500-600℃，反应腔压力为300-600mbar，通入10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，在所述蓝宝石衬底上生长所述低温缓冲层GaN，所述低温GaN缓冲层的厚度为20-40nm。
3.根据权利要求2所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为1000-1100℃、反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2的条件下，在所述低温缓冲层GaN上形成所述不规则小岛。
4.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2的条件下，生长的所述非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2-4μm。
5.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
所述N型GaN层，包括：第一N型GaN层和第二N型GaN层，其中，
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第一N型GaN，所述第一N型GaN的厚度为3-4μm，Si掺杂的浓度为5×1018atoms/cm3-1×1019atoms/cm3；
在温度为1000-1200℃，反应腔压力为300-600mbar，通入30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4的条件下，生长Si掺杂的所述第二N型GaN，所述第二N型GaN的厚度为200-400nm，Si掺杂的浓度为5×1017atoms/cm3-1×1018atoms/cm3。
6.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
所述生长多量子阱层，包括：交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，交替周期控制在7-15个。
7.根据权利要求6所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为700-750℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100-130L/min的N2的条件下，生长所述InxGa(1-x)N阱层，
其中，所述InxGa(1-x)N厚度为2.5-3.5nm，发光波长450-455nm，x的取值范围为0.20-0.25。
8.根据权利要求6所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为750-850℃，反应腔压力300-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的N2的条件下，生长所述GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8-15nm。
9.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为900-950℃，反应腔压力为200-400mbar，通入50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的CP2Mg的条件下，生长所述P型AlGaN层，所述P型AlGaN层的厚度为50-100nm，
其中，Al掺杂的浓度为1×1020atoms/cm3-3×1020atoms/cm3，Mg掺杂的浓度为1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
10.根据权利要求1所述的提升内量子效率的LED外延生长方法，其特征在于，
在温度为950-1000℃，反应腔压力为400-900mbar，通入50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的CP2Mg的条件下，生长厚度为50-200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg掺杂浓度1×1019atoms/cm3-1×1020atoms/cm3。
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