[发明专利]一种提高LED器件光效的外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种提升LED光效性能的外延生长方法。

背景技术

目前LED是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大。

市场上对LED亮度和光效的需求与日俱增，现有技术的LED外延电子阻挡层pAlGaN存在诸多缺点，Mg在AlGaN材料中激活能非常高，Mg的激活效率非常低，空穴浓度低，空穴在高能带的AlGaN材料中迁移率非常低，空穴的传输注入效率低下，由此导致LED的发光效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是采用pAlGaN/InMgN/pInGaN超晶格层代替原来的pAlGaN材料，有效的保留电子阻挡能力又能弥补和改善传统电子阻挡层不足之处，大幅度提升Mg的掺杂效率和激活效率，空穴浓度得到提升，LED亮度得到提升，更好地满足市场的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高LED器件光效的外延生长方法，包括步骤：

处理蓝宝石衬底；

生长低温缓冲层；

低温缓冲层退火处理；

生长不掺杂Si的N型GaN层；

生长第一掺杂Si的N型GaN层；

生长第二掺杂Si的N型GaN层；

生长发光层；

生长pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格层，包括以下步骤：

生长pAlGaN层：保持反应腔压力250-450mbar、温度900-950℃，通入流量为50000-70000sccm的NH3、40-65sccm的TMGa、110-140L/min的H2、120-140sccm的TMAl、1000-1800sccm的Cp2Mg，生长2-5nm的pAlGaN层，Al掺杂浓度1×10²⁰-3×10²⁰atom/cm³，Mg掺杂浓度1×10¹⁹-1×10²⁰atom/cm³；

生长pInN层：保持反应腔压力250-450mbar、温度900-950℃，通入流量为50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMIn、100-130L/min的N2、1000-1800sccm的Cp2Mg，生长2-5nm的pInN层，Mg掺杂浓度1×10¹⁹-1×10²⁰atom/cm³；

生长pInGaN层：保持反应腔压力250-450mbar、温度900-950℃，通入流量为50000-70000sccm的NH3、40-65sccm的TMGa、110-140L/min的H2、1000-1500sccm的TMIn、1000-1800sccm的Cp2Mg，生长2-5nm的pInGaN层，In掺杂浓度1×10¹⁹-5×10¹⁹atom/cm³，Mg掺杂浓度1×10¹⁹-1×10²⁰atom/cm³；

生长高温掺杂Mg的P型GaN层；

最后降温至650-680℃，保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。

优选地，所述生长pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格层为周期性生长pAlGaN/pInN/pInGaN超晶格层，周期数为5-9。

优选地，所述处理蓝宝石衬底，进一步为，

在1000-1100℃的的氢气气氛下，通入100-130L/min的H2，保持反应腔压力100-300mbar，处理蓝宝石衬底8-10分钟。

优选地，所述生长低温缓冲层，进一步为，

降温至500-600℃下，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为10000-20000sccm的NH3、50-100sccm的TMGa、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。

优选地，所述低温缓冲层退火处理，进一步为，

升高温度1000-1100℃下，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH3、100-130L/min的H2、保持温度稳定持续300-500℃，使得低温缓冲层腐蚀成不规则小岛。