[发明专利]一种垂直结构LED蓝光外延的制备方法

摘要

本发明公开了一种垂直结构LED蓝光外延的制备方法，分别以氨气、高纯三甲基铟(TMIn)、TMAl、TEGa、以及高纯三甲基镓(TMGa)为源，分别以SiH4和Cp2Mg作为n和p型掺杂剂，以氢气或氮气为载气，通入反应室与氨气在900～1100℃发生化学反应，生成Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体，在蓝宝石、硅片、碳化硅片或石英玻璃片上按一定的晶格次序沉积，制成所述外延结构。本发明通过工艺参数优化和调整将外延材料晶体质量(缺陷密度)控制在合理范围，晶体质量对产品的光电参数都存在一定的影响，采用修复层及基底技术提高衬底转移良品率，修复层及基底技术可以良好的释放衬底与外延层之间应力。

主权项

1.一种垂直结构LED蓝光外延的制备方法，其特征在于，分别以氨气、高纯三甲基铟、TMAl、TEGa、以及高纯三甲基镓为源料，分别以SiH4和Cp2Mg作为n和p型掺杂剂，以氢气或氮气为载气，通入反应室与氨气在900～1100℃发生化学反应，生成Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体，在蓝宝石、硅片、碳化硅片或石英玻璃片上按一定的晶格次序沉积，制成所述外延结构；所述方法包括以下步骤：步骤1：在1070～1090℃温度下、压力为150torr下通N2烘烤10～30min，蓝宝石、SiC或Si衬底；步骤2：将步骤1氮化后的蓝宝石、SiC或Si衬底降温至515～535℃、压力为800torr，然后在衬底上生长厚度为0.8～1.2μm的低应力缓冲层，随后升温至1030～1050℃、压力为400torr使低应力缓冲层重新结晶，再生长0.8～1μm的N型粗化层；步骤3：升温至1070～1090℃、压力为200torr先生长轻Si掺杂的N型电极层，厚度为0.8～1μm，再生长重Si掺杂的N型GaN层，厚度为1.8～2.5μm；步骤4：在N型GaN层的基础上生长n‑GaN电子扩散层，厚度为80～120nm，所述n‑GaN电子扩散层上再生长应力释放层，厚度为100nm；原料为TMGa、SiH4和NH3；步骤5：在阱的生长温度740～760℃，垒的生长温度为820～840℃、压力为200torr下生长18～23个周期的InGaN/GaN超晶格作为多量子阱层，多量子阱层厚度为150～200nm；先生长10～15个周期厚度为80～100nm的In轻掺杂的InGaN/GaN超晶格，具体为：先生长30～40nm的GaN‑cap层，再生长5～10nm的barrierGaN层，最后生长1.5～2nm的InGaN阱层；再生长8个周期厚度为100～150nm的In重掺杂的InGaN/GaN，具体为：先生长10～15nm的barrierGaN层，再生长2～5nm的InGaN阱层，最后生长30～40nm的GaN cap层；步骤6：升温至960～980℃，压力为150torr生长P型AlGaN电子阻挡层，厚度为20～50nm；降温至920～940℃，压力为150torr生长Mg掺杂的P型GaN层，厚度为100～150nm；生长高Mg掺杂的P型GaN电极层，厚度为10～20nm；步骤7：生长表面接触层，厚度为10～30nm，然后降温至700～730℃进行退火60～120min，之后随炉冷却。