[发明专利]一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法有效

专利信息
申请号: 201410551820.X 申请日: 2014-10-17
公开(公告)号: CN104319330A 公开(公告)日: 2015-01-28
发明(设计)人: 卓祥景;陈凯轩;林志伟;蔡建九;张永;姜伟;林志园;尧刚 申请(专利权)人: 厦门乾照光电股份有限公司
主分类号: H01L33/30 分类号: H01L33/30;H01L33/00
代理公司: 厦门市新华专利商标代理有限公司 35203 代理人: 廖吉保;唐绍烈
地址: 361000 福建省厦门市火炬*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 质量 ingan gan 有源 led 外延 结构 生长 方法
【权利要求书】:

1.一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:在衬底上依次生长缓冲层、非故意掺杂层、N型掺杂层、应力平衡层、InxGa1-xN/GaN有源层、空穴注入层、电子阻挡层及P型掺杂层;其中,InxGa1-xN/GaN有源层的生长包括以下步骤:

一,在主载气为H2的氛围下,通入Ga源和NH3生长8-15nm的GaN垒层,生长温度为750-900℃,反应压强为200-400mbar,Ⅴ/Ⅲ之比为5000-30000,生长速率为0.15-0.3μm/h;

二,降低反应温度到650-800℃,切换主载气为N2,通入Ga源、In源和NH3,生长2-5nm的InxGa1-xN阱层,反应压强为100-400mbar,Ⅴ/Ⅲ之比为5000-30000,生长速率为0.1-0.25μm/h;

三,保持反应温度和压强不变,关闭Ga源和In源,保持NH3正常通入,停顿InxGa1-xN生长;

四,保持反应温度和压强不变,打开Ga源,生长1-5nm的GaN保护层,Ⅴ/Ⅲ之比为5000-30000,生长速率为0.1-0.25μm/h;

五,升高反应温度到750-900℃,切换主载气为H2,通入Ga源和NH3生长8-15nm的GaN垒层,反应压强为200-400mbar,Ⅴ/Ⅲ之比为5000-30000,生长速率为0.15 -0.3μm/h;

六,重复二至五的生长步骤1至20个周期。

2.如权利要求1所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:生长GaN垒层时,主载气和Ga源的载气均为H2,生长GaN保护层和InxGa1-xN阱层时,主载气、Ga源载气和In源的载气均为N2

3.如权利要求1所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:停顿InxGa1-xN生长的时间为10-60s。

4.如权利要求1所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:应力平衡层在主载气为H2或者N2的氛围下生长,生长温度为800-950℃,应力平衡层的材料为InyGa1-yN,N型掺杂浓度为5×1017-5×1018

5.如权利要求4所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:应力平衡层InyGa1-yN的厚度大于等于有源层总厚度的一半,且In组分取值为y使得InyGa1-yN的晶格常数满足:有源层的平均应力等于应力平衡层InyGa1-yN的应力。

6.如权利要求1所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:空穴注入层的材料为GaN层,其中GaN层在主载气为N2的氛围下生长,生长温度在750-950℃之间,厚度在50-100nm之间。

7.如权利要求6所述的一种具有高质量InGaN/GaN有源层的LED外延结构生长方法,其特征在于:GaN层进行阶梯式的P型Mg掺杂,沿远离量子阱方向,P型掺杂浓度阶梯式递增,且平均掺杂浓度在5×1017-5×1018

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