[发明专利]一种提高Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法

权利要求书

1.一种提高Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体LED芯片抗静电能力的外延生长方法,其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括：衬底、GaN缓冲层层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、n型AlGaN/GaN复合插入层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其特征在于：其生长方法具体包括以下步骤：

（1）将蓝宝石（Al₂O₃）衬底在1000-1200℃氢气气氛里进行高温清洁处理5-20min，然后进行氮化处理；

（2）蓝宝石（Al₂O₃）衬底高温处理完成后，将温度下降到500-650℃，生长厚度为20-40nm的GaN缓冲层，生长压力为400-600Torr，Ⅴ/Ⅲ比为50-500；

（3）GaN缓冲层生长结束后，将温度调节至1000-1200℃，生长一层外延生长厚度为1-2μm的GaN非掺杂层，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为300-3500；

（4）所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的n型掺杂GaN层，厚度为2-4μm，生长温度为950-1150℃，生长压力为300-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为300-2500；

（5）n型掺杂GaN层生长结束后，生长n型AlGaN/GaN复合插入层，具体包括以下步骤：[1]生长一层Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层，生长温度900-1100℃，反应室压力100-400Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-3000；[2]Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层结束后，生长Al组分不变的n型掺杂AlGaN层，其生长条件与Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层相同；[3]Al组分不变的n型掺杂AlGaN层生长结束后，生长一层Al组分逐渐降低的n型掺杂AlGaN层，生长条件与Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层相同；[4]Al组分逐渐降低的n型掺杂AlGaN层生长结束后，停止通入n型掺杂剂（SiH₄）和三甲基铝（TMAl），温度生高至1000-1200℃后生长GaN层，Ⅴ/Ⅲ比为200-2000，其他生长条件与Al组分逐渐升高n型掺杂AlGaN层相同；

（6）所述n型AlGaN/GaN复合插入层生长结束后，生长浅阱层，所述浅阱包括5-20个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由In_xGa_1-xN(0<x<0.1)势阱层和GaN势垒层依次生长而成,所述In_xGa_1-xN势阱层的生长温度为750-850℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-10000，厚度为1-3nm；所述GaN势垒层的生长温度为850-950℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-10000，厚度为10-30nm；

（7）所述浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由In_yGa_1-yN(0.2<x<0.5)势阱层和n型掺杂GaN势垒层依次生长而成，所述In_yGa_1-yN势阱层的生长温度为700-800℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为2000-20000，厚度为2-5nm；所述GaN势垒层的生长温度为850-950℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为2000-20000，厚度为5-15nm；

（8）所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为30-120nm的低温P型GaN层，生长温度为650-800℃，生长时间为3-20min，压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-3500；

（9）所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50-150nm的P型AlGaN层，生长温度为900-1000℃，生长时间为2-10min，生长压力为50-300Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-10000，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5%-20%；

（10）所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50-300nm的高温P型GaN层，生长温度为900-1000℃之间，生长时间为10-25min，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为500-3500；

（11）所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度为5-10nm的P型接触层，生长温度为650-850℃，生长时间为0.5-5min，生长压力为100-500Torr，Ⅴ/Ⅲ比为10000-20000；

（12）外延生长结束后，将反应室的温度降至600-900℃，在PN2气氛进行退火处理10-30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。