[发明专利]一种改善GaN基LED芯片电流扩展的外延方法

摘要

本发明提供一种改善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，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；本发明可以显著改善扁长型芯片的电流扩展，降低芯片局部结温，提高芯片发光亮度分布的均匀性，其整个芯片发光较均匀，没有亮度聚集现象。

主权项

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。