[发明专利]一种改善GaN基LED芯片电流扩展的外延方法

权利要求书

1.一种改善GaN基LED芯片电流扩展的外延方法，其外延结构，从下向上的顺序依次包括：蓝宝石衬底、低温GaN成核层、高温GaN缓冲层、高温u型GaN层、复合n型GaN层、复合电流扩展层、多量子阱发光层、p型AlGaN电子阻挡层、高温p型GaN层、p型GaN接触层，其特征在于：其方法包括以下具体步骤：

步骤一，将蓝宝石衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述蓝宝石衬底表面，温度控制在1040-1080℃之间，然后进行氮化处理5-10min；

步骤二，将温度下降到500-550℃之间，生长20-40nm厚的低温GaN成核层，生长压力控制在450-550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在60-120之间，TMGa作为Ga源；

步骤三，所述低温GaN成核层生长结束后，停止通入TMGa，原位退火处理；

步骤四，所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层非掺杂的高温u型GaN层，生长厚度在2-2.5um之间，生长过程温度控制在1080-1100℃之间，生长压力在200-250Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在100-200之间，利用TMGa作为Ga源；

步骤五，所述高温u型GaN层4生长结束后，先生长一层复合n型GaN层；

步骤六，所述复合n型GaN层生长结束后，生长复合电流扩展层；复合电流扩展层由15-20组u-GaN/n-GaN超晶格和5-10组n-GaN/n-AlGaN超晶格组成；其中15-20组u-GaN/n-GaN超晶格中，生长温度在1060-1090℃之间，压力在200-250Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在100-200之间，其中u-GaN层厚度6-9nm，n-GaN层厚度9-12nm，进行Si掺杂，Si掺杂浓度在6×10¹⁹-9×10¹⁹cm^-3之间；其中5-10组n-GaN/n-AlGaN超晶格中，温度在1020-1050℃之间，生长压力在100-150Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在10-40之间，其中n-GaN层厚度3-5nm，进行Si掺杂，Si掺杂浓度10¹⁶-10¹⁷cm^-3之间，n-AlGaN层厚度3-5nm，其中Al掺杂浓度在20％-30％之间，进行Si掺杂，Si掺杂浓度10¹⁶-10¹⁷cm^-3之间；

步骤七，所述复合电流扩展层结束后，生长多量子阱发光层；

步骤八，所述多量子阱发光层结束后，生长p型AlGaN电子阻挡层；

步骤九，所述p型AlGaN电子阻挡层结束后，生长高温p型GaN层；

步骤十，所述高温p型GaN层生长结束后，生长厚度5-10nm之间的p型GaN接触层，

以上外延层生长结束后，将反应室压力降到100Torr，温度降至750℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5-8min，然后降至室温，结束生长；

所述步骤三中退火温度1020-1050℃之间，退火时间在5-10min之间；退火之后，将温度调节至980-1050℃之间，外延生长厚度为600-800nm间的高温GaN缓冲层，生长压力在450-550Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200-300之间，TMGa作为Ga源。

2.根据权利要求1所述的一种改善GaN基LED芯片电流扩展的外延方法，其特征在于：所述步骤五中复合n型GaN层包括从下向上包括n-GaN1/n-AlGaN/n-GaN2三层，其中n-GaN1和n-GaN2层部分生长条件相同，生长温度在1060-1090℃之间，压力在180-230Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在100-200之间；n-GaN1和n-GaN2层厚度分别为1-1.5um和2.5-3.5um，Si掺杂浓度在分别为5×10¹⁸-1×10¹⁹cm^-3和2×10¹⁹-5×10¹⁹cm^-3间；其中n-AlGaN生长过程，温度控制在1000-1030℃之间，生长压力在100-130Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在10-40之间，厚度在100-150nm之间，n-AlGaN层中Al的摩尔含量在20％-30％之间，进行Si掺杂，Si掺杂浓度在10¹⁶-10¹⁷cm^-3之间，利用TMGa提供Ga源。