CN108447951A - 一种提高发光效率的led外延生长方法 - Google Patents

一种提高发光效率的led外延生长方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108447951A
CN108447951A CN201810204433.7A CN201810204433A CN108447951A CN 108447951 A CN108447951 A CN 108447951A CN 201810204433 A CN201810204433 A CN 201810204433A CN 108447951 A CN108447951 A CN 108447951A
Authority
CN
China
Prior art keywords
growth
layers
gan
reaction
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.)
Pending
Application number
CN201810204433.7A
Other languages
English (en)
Inventor
徐平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Original Assignee
Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd filed Critical Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority to CN201810204433.7A priority Critical patent/CN108447951A/zh
Publication of CN108447951A publication Critical patent/CN108447951A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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

Abstract

本申请公开了一种提高发光效率的LED外延生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长InxGa(1‑x)N/GaN发光层、生长AlyGa(1‑y)N电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层、以及降温冷却，其中AlyGa(1‑y)N电子阻挡层由下至上依次包括Al组分线性增加AlyGa(1‑y)N‑1层、Al组分恒定AlyGa(1‑y)N‑2层、Al组分线性减少AlyGa(1‑y)N‑3层。本发明通过设计新的AlyGa(1‑y)N电子阻挡层结构来提高空穴注入效率和电子约束能力，从而提高LED的发光效率。

Description

一种提高发光效率的LED外延生长方法
技术领域
本发明属于LED技术领域，具体涉及一种提高发光效率的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仍然存在发光效率低下的问题，影响LED的节能效果。
因此，提供一种LED外延生长方法，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
为了提高LED的发光效率，本发明通过设计新的AlyGa(1-y)N电子阻挡层结构来提高空穴注入效率和电子约束能力，从而提高LED的发光效率。
本发明提供一种可提高发光效率的LED外延生长方法，是采用金属有机化合物化学气相沉积法MOCVD获得的，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层、生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层、以及降温冷却；所述生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层的过程包括如下步骤：
1)保持反应腔压力200～400mbar、温度900～950℃，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、30～60sccm的TMGa、100～130L/min的H2、100～130sccm的TMAl及1000～1300sccm的Cp2Mg，持续生长厚度为20～30nm的AlyGa(1-y)N-1层，其中，Al的组分含量y沿外延生长方向从0％到15％线性增加，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
2)保持反应腔压力和温度、以及NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量的生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-1层上持续生长厚度为10～15nm的AlyGa(1-y)N-2层，其中，Al的组分含量y恒定为15％，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
3)保持反应腔压力和温度、以及NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量的生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-2层上持续生长厚度为20～30nm的AlyGa(1-y)N-3层，其中，Al的组分含量y沿外延生长方向从15％到0％线性减少，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
优选地，所述处理衬底的过程包括如下步骤：在1000～1100℃的温度下，连续通入100～130L/min的H2，保持反应腔压力100～300mbar，处理蓝宝石衬底5～10min。
优选地，所述生长低温缓冲层GaN的过程包括如下步骤：
1)反应腔降温至500～600℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为10000～20000sccm的NH3、50～100sccm的TMGa及100～130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～40nm的低温缓冲层GaN；
2)反应腔升温至1000～1100℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为30000～40000sccm的NH3、100～130L/min的H2，保温300～500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。
优选地，所述生长不掺杂GaN层的过程包括如下步骤：反应腔升温至1000～1200℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为30000～40000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa及100～130L/min的H2，持续生长2～4μm的不掺杂GaN层。
优选地，所述生长掺杂Si的N型GaN层的过程包括如下步骤：保持反应腔压力300～600mbar，保持反应腔温度1000～1200℃，连续通入流量为30000～60000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa、100～130L/min的H2及20～50sccm的SiH4，持续生长3～4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si的掺杂浓度为5E18～1E19atoms/cm3。
优选地，所述交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层的过程包括如下步骤：
1)保持反应腔压力300～400mbar、保持反应腔温度700～750℃，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～40sccm的TMGa、1500～2000sccm的TMIn及100～130L/min的N2，生长掺杂In的2.5～3.5nm的InxGa(1-x)N层，其中，x＝0.20～0.25，发光波长为450～455nm；
2)反应腔升温至750～850℃，保持反应腔压力300～400mbar，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa及100～130L/min的N2，生长8～15nm的GaN层；
3)重复交替生长InxGa(1-x)N层和GaN层，得到InxGa(1-x)N/GaN发光层，其中，InxGa(1-x)N层和GaN层的交替生长周期数为7～15个。
优选地，所述生长掺Mg的P型GaN层的过程包括如下步骤：保持反应腔压力400～900mbar、温度950～1000℃，通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、100～130L/min的H2及1000～3000sccm的Cp2Mg，持续生长50～200nm的掺Mg的P型GaN层，其中，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
优选地，所述降温冷却的过程包括如下步骤：反应腔降温至650～680℃并保温20～30min，关闭加热系统及给气系统，产品随炉冷却。
在本发明中对于数量级的表示采用科学计数法，即表示成与10的n次幂的乘积的形式，如1E19＝1×1019。
本发明申请中的LED外延生长方法至少具备如下有益效果：
在传统方法制作的LED中，由于严重的能带弯曲，在LB(发光层最后一个势垒)/EBL(电子阻挡层)界面存在严重的电子累积；而在本发明重新设计的LED结构中，分三步生长的Al组分渐变A1GaN电子阻挡层能减少LB/EBL界面的极化效应，显著减少电子累积，明显增强电子的约束能力，有助于空穴在EBL中的注入和传输，从而提高蓝光LED的光电学性能。
另外，本发明的LED中，空穴有效势垒高度变小，EBL附近向下的能带弯曲减小，这大大地增加了MQW有源区发光层的空穴浓度，提高了电子和空穴波函数的交叠积分，提高了电子和空穴的复合效率，从而提高LED内量子效率，实现提高LED的发光效率。
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为传统技术的LED外延结构示意图；
图2为本发明方法制备的LED外延层的结构示意图；
其中，1、蓝宝石衬底，2、低温GaN缓冲层，3、非掺杂GaN层，4、N型GaN层，5、多量子阱发光层，51、InxGa(1-x)N阱层，52、GaN垒层，6、电子阻挡层AlyGa(1-y)N，61、电子阻挡层AlyGa(1-y)N-1，62、电子阻挡层AlyGa(1-y)N-2，63、电子阻挡层AlyGa(1-y)N-3,7、P型GaN层。
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。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
以下提供对比实施例，传统LED外延层的具体生长方法如下(外延结构请参考图1)：
步骤1：反应腔温度为1000～1100℃，反应腔压力为100～300mbar，连续通入100～130L/min的H2，处理蓝宝石衬底5～10分钟。
步骤2：生长低温缓冲层GaN，并在所述低温缓冲层GaN上形成不规则小岛。
1)反应腔温度为500～600℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入10000～20000sccm的NH3、50～100sccm的TMGa、及100～130L/min的H2，在所述蓝宝石衬底上生长低温缓冲层GaN，所述低温GaN缓冲层的厚度为20～40nm；
2)反应腔温度为1000～1100℃、反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～40000sccm的NH3、及100～130L/min的H2，在所述低温缓冲层GaN上腐蚀形成不规则小岛。
步骤3：生长非掺杂GaN层。
反应腔温度为1000～1200℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～40000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa、及100～130L/min的H2，在所述低温缓冲层GaN上生长非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2～4μm。
步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层。
反应腔温度为1000～1200℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～60000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa、100～130L/min的H2、及20～50sccm的SiH4，持续生长Si掺杂的N型GaN，所述N型GaN的厚度为3～4μm，Si的掺杂浓度为5E18atoms/cm3～1E19atoms/cm3。
步骤5：生长多量子肼发光层。
所述生长多量子阱发光层包括交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，且交替周期控制在7～15个。
1)反应腔温度为700～750℃，反应腔压力为300～400mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～40sccm的TMGa、1500～2000sccm的TMIn、及100～130L/min的N2，生长InxGa(1-x)N阱层，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；
2)反应腔温度为750～850℃，反应腔压力为300～400mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、及100～130L/min的N2，生长GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8～15nm。
步骤6：生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层。
反应腔温度为900～950℃，反应腔压力为200～400mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、30～60sccm的TMGa、100～130L/min的H2、100～130sccm的TMAl、及1000～1300sccm的Cp2Mg，生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层，所述AlyGa(1-y)N层的厚度为50～75nm，其中，Al的组分含量y恒定为15％，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层。
反应腔温度为950～1000℃，反应腔压力为400～900mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、100～130L/min的H2、及1000～3000sccm的Cp2Mg，生长厚度为50～200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
步骤8：反应腔的温度为650～680℃并保温20～30min，接着关闭加热系统及给气系统，产品随炉冷却。
实施例2
本实施例提供的提高发光效率的LED外延生长方法，采用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，金属有机源三甲基镓(TMGa)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)，反应压力在70mbar到900mbar之间。具体生长方式如下(外延结构请参考图2)：
一种提高发光效率的LED外延生长方法，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层、生长AlyGa(1-y)N-1层、生长AlyGa(1-y)N-2层、生长AlyGa(1-y)N-3层、生长掺杂Mg的P型GaN层、以及降温冷却，其中，
步骤1：处理衬底。
反应腔温度为1000～1100℃，反应腔压力为100～300mbar，连续通入100～130L/min的H2，处理蓝宝石衬底5～10分钟。
步骤2：生长低温缓冲层GaN，并在所述低温缓冲层GaN上形成不规则小岛。
1)反应腔温度为500～600℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入10000～20000sccm的NH3、50～100sccm的TMGa、及100～130L/min的H2，在所述蓝宝石衬底上生长低温缓冲层GaN，所述低温缓冲层GaN的厚度为20～40nm；
2)反应腔温度为1000～1100℃、反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～40000sccm的NH3、及100～130L/min的H2，在所述低温缓冲层GaN上腐蚀形成不规则小岛。
步骤3：生长非掺杂GaN层。
反应腔温度为1000～1200℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～40000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa、及100～130L/min的H2，在所述低温缓冲层GaN上生长非掺杂GaN层；所述非掺杂GaN层的厚度为2～4μm。
步骤4：生长Si掺杂的N型GaN层。
反应腔温度为1000～1200℃，反应腔压力为300～600mbar，连续通入30000～60000sccm的NH3、200s～400sccm的TMGa、100～130L/min的H2及20～50sccm的SiH4，持续生长3～4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si的掺杂浓度为5E18～1E19atoms/cm3。
步骤5：生长多量子肼发光层。
所述生长多量子阱发光层包括交替生长的InxGa(1-x)N阱层和GaN垒层，且交替周期控制在7～15个。
1)反应腔温度为700～750℃，反应腔压力为300～400mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～40sccm的TMGa、1500～2000sccm的TMIn、及100～130L/min的N2，生长InxGa(1-x)N阱层，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；
2)反应腔温度为750～850℃，反应腔压力为300～400mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、及100～130L/min的N2，生长GaN垒层，所述GaN垒层的厚度为8～15nm。
步骤6：生长电子阻挡层AlyGa(1-y)N。
1)反应腔温度为900℃～950℃，反应腔压力为200～400mbar，连续通入50000～0000sccm的NH3、30～60sccm的TMGa、100～130L/min的H2、100～130sccm的TMAl及1000～1300sccm的Cp2Mg，持续生长厚度为D1的AlyGa(1-y)N-1电子阻挡层，且20nm≤D1≤30nm，其中，Al的组分含量y沿外延生长方向从0％到15％线性增加，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
2)保持反应腔压力、温度、NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量的生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-1层上持续生长厚度为D2的AlyGa(1-y)N-2电子阻挡层，且10nm≤D2≤15nm，其中，D1＝2D2，且Al的组分含量y恒定为15％，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
3)保持反应腔压力、温度、NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量等生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-2层上持续生长厚度为D3的AlyGa(1-y)N-3电子阻挡层，且20nm≤D3≤30nm，其中，D3＝2D2，且Al的组分含量y沿外延生长方向从15％到0％线性减少，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
步骤7：生长Mg掺杂的P型GaN层。
反应腔温度为950～1000℃，反应腔压力为400～900mbar，连续通入50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、100～130L/min的H2、及1000～3000sccm的Cp2Mg，生长厚度为50～200nm的Mg掺杂P型GaN层，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
步骤8：反应腔的温度为650～680℃并保温20～30min，接着关闭加热系统及给气系统，产品随炉冷却。
根据传统的LED外延生长方法(实施例1)制备样品1，根据本发明提供的LED外延生长方法(实施例2)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LED外延生长方法制备的LED发光效率得到明显提升，并且电压、反向电压、漏电等其它各项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LED外延生长方法，达到了如下效果：
在传统方法制作的LED中，由于严重的能带弯曲，在LB(发光层最后一个势垒)/EBL(电子阻挡层)界面存在严重的电子累积。在本发明重新设计的LED中，分三步生长的Al组分渐变A1GaN电子阻挡层能减少LB/EBL界面的极化效应，显著减少电子累积，明显增强电子的约束能力，有助于空穴在EBL中的注入和传输，从而提高蓝光LED的光电学性能。另外，本发明的LED中，空穴有效势垒高度变小，EBL附近向下的能带弯曲减小，这大大地增加了MQW有源区发光层的空穴浓度，提高了电子和空穴波函数的交叠积分，提高电子和空穴的复合效率，从而提高LED内量子效率，实现提高LED的发光效率。
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 (8)

1.一种提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，依次包括：处理衬底、生长低温缓冲层GaN、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层、生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层、以及降温冷却；所述生长AlyGa(1-y)N电子阻挡层的过程包括如下步骤：
1)保持反应腔压力200～400mbar、温度900～950℃，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、30～60sccm的TMGa、100～130L/min的H2、100～130sccm的TMAl及1000～1300sccm的Cp2Mg，持续生长厚度为20～30nm的AlyGa(1-y)N-1层，其中，Al的组分含量y沿外延生长方向从0％到15％线性增加，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
2)保持反应腔压力和温度、以及NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量的生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-1层上持续生长厚度为10～15nm的AlyGa(1-y)N-2层，其中，Al的组分含量y恒定为15％，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3；
3)保持反应腔压力和温度、以及NH3流量、H2流量、TMGa流量、TMAl流量、Cp2Mg流量的生长反应条件不变，在AlyGa(1-y)N-2层上持续生长厚度为20～30nm的AlyGa(1-y)N-3层，其中，Al的组分含量y沿外延生长方向从15％到0％线性减少，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
2.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述处理衬底的过程包括如下步骤：在1000～1100℃的温度下，连续通入100～130L/min的H2，保持反应腔压力100～300mbar，处理蓝宝石衬底5～10min。
3.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲层GaN的过程包括如下步骤：
1)反应腔降温至500～600℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为10000～20000sccm的NH3、50～100sccm的TMGa及100～130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20～40nm的低温缓冲层GaN；
2)反应腔升温至1000～1100℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为30000～40000sccm的NH3、100～130L/min的H2，保温300～500s，将低温缓冲层GaN腐蚀成不规则岛形。
4.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述生长不掺杂GaN层的过程包括如下步骤：反应腔升温至1000～1200℃，保持反应腔压力300～600mbar，连续通入流量为30000～40000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa及100～130L/min的H2，持续生长2～4μm的不掺杂GaN层。
5.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述生长掺杂Si的N型GaN层的过程包括如下步骤：保持反应腔压力300～600mbar，保持反应腔温度1000～1200℃，连续通入流量为30000～60000sccm的NH3、200～400sccm的TMGa、100～130L/min的H2及20～50sccm的SiH4，持续生长3～4μm掺杂Si的N型GaN，其中，Si的掺杂浓度为5E18～1E19atoms/cm3。
6.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层的过程包括如下步骤：
1)保持反应腔压力300～400mbar、保持反应腔温度700～750℃，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～40sccm的TMGa、1500～2000sccm的TMIn及100～130L/min的N2，生长掺杂In的2.5～3.5nm的InxGa(1-x)N层，其中，x＝0.20～0.25，发光波长为450～455nm；
2)反应腔升温至750～850℃，保持反应腔压力300～400mbar，连续通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa及100～130L/min的N2，生长8～15nm的GaN层；
3)重复交替生长InxGa(1-x)N层和GaN层，得到InxGa(1-x)N/GaN发光层，其中，InxGa(1-x)N层和GaN层的交替生长周期数为7～15个。
7.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述生长掺Mg的P型GaN层的过程包括如下步骤：保持反应腔压力400～900mbar、温度950～1000℃，通入流量为50000～70000sccm的NH3、20～100sccm的TMGa、100～130L/min的H2及1000～3000sccm的Cp2Mg，持续生长50～200nm的掺Mg的P型GaN层，其中，Mg的掺杂浓度为1E19～1E20atoms/cm3。
8.根据权利要求1所述的提高发光效率的LED外延生长方法，其特征在于，所述降温冷却的过程包括如下步骤：反应腔降温至650～680℃并保温20～30min，关闭加热系统及给气系统，产品随炉冷却。
CN201810204433.7A 2018-03-13 2018-03-13 一种提高发光效率的led外延生长方法 Pending CN108447951A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810204433.7A CN108447951A (zh) 2018-03-13 2018-03-13 一种提高发光效率的led外延生长方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810204433.7A CN108447951A (zh) 2018-03-13 2018-03-13 一种提高发光效率的led外延生长方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108447951A true CN108447951A (zh) 2018-08-24

Family

ID=63194867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810204433.7A Pending CN108447951A (zh) 2018-03-13 2018-03-13 一种提高发光效率的led外延生长方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108447951A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860348A (zh) * 2019-02-20 2019-06-07 江苏晶曌半导体有限公司 一种GaN基紫外LED外延结构及其载流子传输改善方法
CN110047980A (zh) * 2019-05-05 2019-07-23 深圳市洲明科技股份有限公司 一种紫外led外延结构及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931306A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 华灿光电股份有限公司 一种发光二极管外延片
CN103915534A (zh) * 2012-12-31 2014-07-09 比亚迪股份有限公司 一种led外延片及其形成方法
CN104810447A (zh) * 2015-03-13 2015-07-29 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种GaN基LED的电子阻挡层结构及其外延生长方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102931306A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 华灿光电股份有限公司 一种发光二极管外延片
CN103915534A (zh) * 2012-12-31 2014-07-09 比亚迪股份有限公司 一种led外延片及其形成方法
CN104810447A (zh) * 2015-03-13 2015-07-29 西安神光皓瑞光电科技有限公司 一种GaN基LED的电子阻挡层结构及其外延生长方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109860348A (zh) * 2019-02-20 2019-06-07 江苏晶曌半导体有限公司 一种GaN基紫外LED外延结构及其载流子传输改善方法
CN110047980A (zh) * 2019-05-05 2019-07-23 深圳市洲明科技股份有限公司 一种紫外led外延结构及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5260502B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物白色発光ダイオード
CN103178175B (zh) 第iii族氮化物半导体发光器件及其制造方法
CN103165785B (zh) 用于制造半导体器件的方法
CN106129198B (zh) Led外延生长方法
CN101452980B (zh) 三族氮化合物半导体发光二极管的制造方法
CN108550665A (zh) 一种led外延结构生长方法
CN107394018B (zh) 一种led外延生长方法
WO2002056393A1 (fr) Element semi-conducteur compose a base de nitrure du groupe iii des elements
CN110629197B (zh) 一种led外延结构生长方法
CN108598233A (zh) 一种led外延层生长方法
CN109411573B (zh) 一种led外延结构生长方法
CN107946416B (zh) 一种提高发光效率的led外延生长方法
CN108346725A (zh) 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制造方法
CN107507891B (zh) 提高内量子效率的led外延生长方法
CN106206884B (zh) Led外延p层生长方法
CN110620168A (zh) 一种led外延生长方法
CN108447951A (zh) 一种提高发光效率的led外延生长方法
CN109830578A (zh) 一种led外延结构的生长方法
CN108574026B (zh) 一种led外延电子阻挡层生长方法
JP2016136594A (ja) エピタキシャルウエハ、半導体発光素子、発光装置及びエピタキシャルウエハの製造方法
CN106848022B (zh) 一种led外延结构及其生长方法
CN113161451B (zh) 一种led外延结构及其生长方法
CN107359224A (zh) 一种提升内量子效率的led外延生长方法
CN109860344B (zh) 一种led外延量子阱生长方法
CN109449268B (zh) 一种降低P型GaN层电阻率的LED外延结构及其生长方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180824