[发明专利]提高发光效率的LED外延层生长方法及LED外延层

权利要求书

1.一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长非掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长有源层MQW、生长P型AlInGaN层、生长P型空穴注入层步骤，

所述生长P型空穴注入层步骤为：

A、在温度为780-900℃，反应腔压力在100-900mbar的反应室内，通入30000-60000sccm的NH₃、30-50sccm的TMGa、1500-3000sccm的Cp₂Mg、150-200sccm的TMAl，生长低温P型AlGaN/GaN超晶格层，Mg的掺杂浓度1.0E+19-1.0E+20atom/cm³，Al的掺杂浓度1E+19-1E+20atom/cm³；

AlGaN或GaN的单层厚度是2-5nm，1个周期中AlGaN和GaN层的厚度比是1:1-3:1，周期为5-10，总厚度为20-50nm；

B、反应腔压力维持在100-900mbar，温度为900-1050℃，通入30000-60000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、1500-3000的Cp₂Mg，生长高温P型AlGaN/GaN超晶格层，Mg的掺杂浓度1E+19-2E+20atom/cm³，Al的掺杂浓度1E+19-1E+20atom/cm³；

AlGaN或GaN的单层厚度是2-5nm，1个周期中AlGaN和GaN层的厚度比是1:1-3:1，周期为5-10；高温P型AlGaN/GaN超晶格层的总厚度为30-100nm。

2.根据权利要求1所述的一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，所述生长P型空穴注入层步骤之后包括生长低温掺镁InGaN层：

温度650-680℃，反应腔压力维持在300-500mbar，通入NH₃、TMGa、TMIn和Cp₂Mg，持续生长5-10nm的低温掺镁InGaN层，Mg的掺杂浓度1E+20-5E+20atom/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，所述生长有源层MQW和生长P型AlInGaN层之间包括生长MQW保护层的步骤：

温度750-850℃，压力维持在300-600mbar的反应腔内，通入NH₃、TMGa，生长MQW保护层，总厚度控制在10-30nm。

4.根据权利要求1所述的一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，所述生长P型AlInGaN层步骤为：

温度调至780-950℃，通入NH₃、TMGa、Cp₂Mg、TMAl和TMIn，压力控制在100-500mbar，生长厚度约20-40nm，Al组分浓度控制在：1E+19-3E+20atom/cm³，Mg组分浓度控制在：5E+19-1E+20atom/cm³，In组分浓度控制在：1E+19-1E+20atom/cm³。

5.根据权利要求1所述的一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，所述生长低温缓冲GaN层和生长非掺杂GaN层之间包括形成GaN晶核的步骤：

温度升至950-1100℃，高温退火60-300s，在衬底上形成GaN晶核。

6.根据权利要求1所述的一种提高发光效率的LED外延层生长方法，其特征在于，所述生长掺Si的GaN层、生长有源层MQW之间包括生长InGaN/GaN应力释放层的步骤：

压力控制在300mbar-400mbar，温度800℃-850℃条件下，生长In_xGa_(1-x)N/GaN层，InxGa_(1-x)N层的单层厚度控制在1-5nm，其中，0<x<0.5，GaN单层厚度控制在20-50nm。