[发明专利]硅衬底上生长的铝镓铟磷LED外延片及其制备方法

权利要求书

1.一种硅衬底上外延生长的铝镓铟磷发光二极管的制备方法，该发光二极管的外延材料结构 采用硅衬底，在硅衬底上由下至上依次包括砷化镓低温缓冲层、砷化镓高温缓冲层、DBR反 射层、铝镓铟磷下限制层、多量子阱发光区、铝镓铟磷上限制层、电流扩展层；其特征是： 包括以下步骤：

(1)硅衬底准备：首先将硅衬底放到体积比H₂SO₄∶H₂O₂＝4∶1混合后的洗液中去除有机 物，然后放到体积比H₂O∶H₂O₂∶HCl＝5∶1∶1混合后的洗液中处理金属污染物，再放到体积比 H₂O∶HF＝50∶1的洗液中去除氧化物，最后用去离子水清洗后N₂吹干；

(2)硅衬底热处理：将硅衬底放到金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备生长室内， H₂气氛下升温到800±20℃处理10分钟；

(3)砷化镓低温缓冲层生长：将金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度降低到 500±20℃，然后通入TMGa、Si₂H₆和AsH₃，在硅衬底上生长厚度为15nm～25nm的砷化镓低 温缓冲层；

(4)砷化镓高温缓冲层生长：再将金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度拉升到 720±20℃，继续通入TMGa、Si₂H₆和AsH₃，在砷化镓低温缓冲层上生长厚度在0.3um～2um 的砷化镓高温缓冲层；

(5)DBR反射层生长：保持金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度在720±20℃， 在砷化镓高温缓冲层上生长DBR反射层；DBR反射层是利用TMGa、TMAl、Si₂H₆和AsH₃生长Al_xGa_1-xAs/Al_yGa_1-yAs的DBR或是利用TMGa、TMAl、TMIn、Si₂H₆和PH₃作为反应 物生长的(Al_xGa_1-x)InP/(Al_yGa_1-y)InP DBR，其中x≠y；

(6)铝镓铟磷下限制层生长：保持金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度在 720±20℃，利用TMGa、TMAl、TMIn、Si₂H₆和PH₃，在DBR反射层上生长(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP下限 制层；

(7)多量子阱发光区生长：保持金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度在720±20℃， 利用TMGa、TMAl、TMIn和PH₃，在铝镓铟磷下限制层上生长阱(Al_xGa_1-x)InP/垒(Al_yGa_1-y)InP 多量子阱有源区，其中x＜y；

(8)铝镓铟磷上限制层生长：保持金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度在 720±20℃，利用TMGa、TMAl、TMIn、CP₂Mg和PH₃，在多量子阱有源区上生长厚度为0.5um～1.0um 的(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP上限制层，其中0≤x，y≤1；

(9)电流扩展层生长：保持金属有机化学气相沉积设备生长室内的温度在720±20℃，利 用TMGa、CP₂Mg和PH₃，在铝镓铟磷上限制层上生长厚度为4um～15um(Al_xGa_1-x)_yIn_1-yP电流 扩展层，其中0≤x，y≤1。