[发明专利]LED芯片的P型GaN层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED芯片的P型GaN层的制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)是制备紫外至可见光范围内光电子器件的理想材料，但由于P型GaN(P-GaN)高阻难题，其器件结构一直难以实现，直至上世纪90年代日本日亚公司有效解决了P-GaN激活问题，GaN基发光二极管(LED)才得以迅速发展。

P-GaN常用的P型掺杂剂为Mg，但是由于Mg具有很高的受主激活能、Mg在GaN中低溶解度以及高补偿等问题，使得Mg的活化效率很低，一般载流子浓度仅占掺杂浓度的0.1％～1％。目前LED器件中P-GaN层是通过在生长过程中，直接掺入Mg源而获得的，空穴浓度仅为3×10¹⁷～5×10¹⁷cm^-3。提高P-GaN有效空穴浓度，可降低LED器件工作电压，提高器件发光效率，是获得高质量的GaN基LED器件的关键。

发明内容

本发明目的在于提供一种LED芯片的P型GaN层的制备方法，以解决现有技术中P-GaN层的有效空穴浓度不高导致的发光效率不高的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明提供了一种LED芯片的P型GaN层的制备方法，包括：步骤a)向MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition：金属有机化合物化学气相沉积)反应室里，通入H₂，对反应室进行降压，并加热衬底；步骤b)降低反应室的温度，并加入NH₃和TMGa，在上述衬底上生长缓冲层；步骤c)升高反应室的温度，并加入NH₃和TMGa，在上述缓冲层上生长uGaN层；以及步骤d)在上述uGaN层上生长掺杂P型GaN层，其中，步骤d)包括在所述uGaN层上执行的以下处理：步骤d1)生长掺铟和镁的P型GaN层；以及步骤d2)从上述掺铟和镁的P型GaN层析出铟，形成掺镁P型GaN层。

进一步地，重复多次上述步骤d1)和d2)。

进一步地，重复10～100次上述步骤d1)和d2)。

进一步地，在步骤a)中将上述反应室压力降至100～200mbar，将上述衬底加热到1000℃～1100℃，高温处理5min～10min。

进一步地，在步骤b)中将温度降至480℃～550℃，在H₂气氛下，在上述衬底上生长缓冲层。

进一步地，在步骤c)中将温度升高到1000～1100℃，生长不掺杂uGaN层。

进一步地，在步骤d1)中将温度降到720～820℃，N₂作为载气在uGaN层上生长掺In和Mg的P型GaN层，其中In的摩尔组分含量大于0％且小于20％。

进一步地，在步骤d2)中H₂作为载气，将温度升高到820～1020℃，保持4min～10min。

本发明具有以下有益效果：

根据本发明的方法，In源的掺入，可提高Mg的掺杂浓度，同时降低Mg的激活能，从而提高空穴浓度。并且，由于In可完全析出，空穴浓度最高可达5.8×10¹⁸cm^-3。比目前LED器件中P型GaN层的空穴浓度高出一个数量级。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的LED芯片的P型GaN层的制备方法流程示意图；

图2是本发明中外延生长P型GaN层高分辨X射线(002)面曲线图；

图3是根据本发明的LED芯片的P型GaN层的空穴浓度与Cp₂Mg/TMGa摩尔比的关系图；以及

图4是根据本发明的P型GaN层制得的LED芯片的波长与亮度的对应关系图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。