[发明专利]一种降低接触电阻的LED外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种降低接触电阻的LED外延结构，其特征在于：包括基板(1)以及依次层叠设置在基板(1)上的低温GaN缓冲层(2)、不掺杂Si的GaN层(3)、掺杂Si的GaN层(4)、发光层(5)、掺杂Mg的Al型GaN层(6)、掺杂Mg的GaN层(7)、接触层(8)以及ITO层(9)，在ITO层(9)上设置P电极(11)，在掺杂Si的GaN层(4)上设置N电极(12)；

所述接触层(8)包括至少一层接触单层，所述接触单层由掺杂In和Mg的GaN层以及掺杂Mg的GaN层构成。

2.根据权利要求1所述的降低接触电阻的LED外延结构，其特征在于：所述接触单层由所述掺杂In和Mg的GaN层以及所述掺杂Mg的GaN层顺次层叠而成，所述掺杂In和Mg的GaN层与掺杂Mg的GaN层(7)相接触；

或者是，所述接触单层由所述掺杂Mg的GaN层以及所述掺杂In和Mg的GaN层顺次层叠而成，所述掺杂Mg的GaN层与掺杂Mg的GaN层(7)相接触。

3.根据权利要求2所述的降低接触电阻的LED外延结构，其特征在于：所述接触层(8)包括依次层叠设置的4-60层所述接触单层。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的降低接触电阻的LED外延结构，其特征在于：所述基板(1)为蓝宝石基板；

所述低温GaN缓冲层(2)的厚度为20-40nm；

所述不掺杂SI的GaN层(3)的厚度为2-4μm；

所述掺杂Si的GaN层(4)的厚度为200-400nm；

所述发光层(5)为7-15个层叠设置的发光单层，所述发光单层由2.5-3.5nm的In_xGa_(1-x)N层和8-15nm的GaN层组成，x＝0.20-0.25；

所述掺杂Mg的Al型GaN层(6)的厚度为50-100nm；

所述掺杂Mg的GaN层(7)的厚度为50-100nm。

5.一种降低接触电阻的LED外延结构的生长方法，其特征在于：包括生长掺杂Mg的GaN层(7)以及生长接触层(8)；

生长掺杂Mg的GaN层(7)具体是：保持反应腔压力为400-900mbar、温度为950℃-1000℃，通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、1000-3000sccm的Cp₂Mg，持续生长50-100nm的掺杂Mg的GaN层(7)，其中Mg的掺杂浓度为1E19-1E20；

生长接触层(8)包括生长掺杂In和Mg的GaN层(8a)以及掺杂Mg的GaN层(8b)；生长掺杂In和Mg的GaN层(8a)具体是：保持反应腔压力为300-600mbar、温度为750-850℃，通入10-20sccm的TMGa、100-130L/min的N₂、5000-7000sccm的Cp₂Mg以及1000-2000sccm的TMIn，生长1-2nm的掺杂In和Mg的GaN层(8a)；生长掺杂Mg的GaN层(8b)具体是：保持反应腔压力为300-600mbar、温度为750℃-850℃，通入10-20sccm的TMGa、100-130L/min的N₂以及5000-7000sccm的Cp₂Mg，生长1-2nm的掺杂Mg的GaN层(8b)，其中Mg的掺杂浓度为1E21-5E21。

6.根据权利要求5所述的生长方法，其特征在于：还包括基板(1)的处理、生长低温GaN缓冲层(2)、生长不掺杂Si的GaN层(3)、生长掺杂Si的GaN层(4)、生长发光层(5)、生长掺杂Mg的Al型GaN层(6)、制作ITO层(9)、在ITO层(9)上制作P电极(11)以及在掺杂Si的GaN层(4)上制作N电极(12)；

基板(1)的处理具体是：在1000℃-1100℃的氢气气氛下，通入100L/min-130L/min的H₂，保持反应腔压力为100-300mbar，处理蓝宝石基板8-10分钟；

生长低温GaN缓冲层(2)具体是：降温至500℃-600℃，保持反应腔压力为300-600mbar，通入流量为10000-20000sccm的NH₃、50-100sccm的TMGa以及100L/min-130L/min的H₂，在蓝宝石基板上生长厚度为20-40nm的低温GaN缓冲层(2)；

生长不掺杂Si的GaN层(3)具体是：升高温度到1000℃-1200℃，保持反应腔压力为300-600mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa以及100-130L/min的H₂，持续生长2-4μm的不掺杂Si的GaN层(3)；

生长掺杂Si的GaN层(4)具体是：保持温度为1000℃-1200℃以及反应腔压力为300-600mbar，通入流量为30000-60000sccm的NH₃、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H₂以及20-50sccm的SiH₄，持续生长3-4μm的掺杂Si的GaN层(4)，其中Si的掺杂浓度5E18 atoms/cm³-1E19atoms/cm³；

生长发光层(5)包括重复生长7-15个发光单层，生长所述发光单层包括生长In_xGa_(1-x)N层(5a)和生长GaN层(5b)；生长In_xGa_(1-x)N层(5a)具体是：保持反应腔压力为300-400mbar和温度为700℃-750℃，通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn以及100-130L/min的N₂，生长2.5-3.5nm的In_xGa_(1-x)N层(5a)，x＝0.20-0.25，发光波长为450-455nm；生长GaN层(5b)具体是：升高温度至750℃-850℃，保持反应腔压力为300-400mbar，通入流量为50000-70000sccm的NH₃、20-100sccm的TMGa以及100-130L/min的N₂，生长8-15nm的GaN层(5b)；

生长掺杂Mg的Al型GaN层(6)具体是：保持反应腔压力为200-400mbar和温度为900℃-950℃，通入流量为50000-70000sccm的NH₃、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H₂、100-130sccm的TMAl以及1000-1300sccm的Cp2Mg，持续生长50-100nm的掺杂Mg的Al型GaN层(6)，其中：Al的掺杂浓度为1E20-3E20，Mg的掺杂浓度为1E19-1E20。