[发明专利]一种提高LED外延晶体质量的外延生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体照明技术领域，具体地说，是涉及一种LED外延晶体质量的外延生长方法。

背景技术

目前国内LED行业正在蓬勃的发展，LED产品具有节能、环保、寿命长等优点；

LED外延厂家目前大部分采用蓝宝石PSS衬底生长外延，PSS生长外延还是在外延层中存在很大密度的缺陷，新一代的衬底基板AlN模板已经被研发出来，制作工艺为在原来蓝宝石PSS衬底上通过溅射原理蒸镀一层AlN材料，AlN材料取代原来的低温GaN，使得外延生长简单化，只需要直接在AlN模板生长实现高温GaN的生长，不需要进行原来低温GaN以及低温GaN被腐蚀成小岛，然后高温生长GaN步骤；AlN模板生长的LED外延层晶体质量得到提升，发光层晶体质量得到提升，带来的好处是AlN模板生长外延层制作的LED光效好、亮度高、电压低，反向电压高、抗静电能力进一步加强，总体来说AlN模板的运用使得LED产品品质上一个新的台阶。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种好的外延生长方法，使得AlN模板可以实现量产化，并且发挥AlN模板在LED制作中的优点。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高LED外延晶体质量的外延生长方法，包括步骤：

放入AlN衬底，保持反应腔压力100-200mbar，通入流量为10000-20000sccm的NH3、100-130L/min的H2，反应腔温度升高到900-1000℃；

生长第一U型渐变GaN层：通入流量为30000-40000sccm的NH3、100-130L/min的H2，反应腔温度到900-1000℃渐变至1000-1100℃，同时反应腔压力从100-150mbar渐变至600-700mbar，同时通入TMGa从50-70sccm渐变至200-250sccm，压力、温度、TMGa同时渐变，且渐变的时间为120-150s；

生长第二U型渐变GaN层：通入流量为30000-40000sccm的NH3、100-130L/min的H2，反应腔温度到1100-1200℃渐变至1200-1350℃，同时反应腔压力维持稳定600-700mbar，同时通入TMGa从200-250sccm渐变至300-400sccm，温度、TMGa同时渐变，且渐变的时间为900-1000s；

生长不掺杂Si的N型GaN层；

生长第一掺杂Si的N型GaN层；

生长第二掺杂Si的N型GaN层；

生长发光层；

生长掺杂Mg、Al的P型AlGaN层；

生长高温掺杂Mg的P型GaN层；

最后降温至650-680℃，保温20-30min，接着关闭加热系统、关闭给气系统，随炉冷却。

优选地，所述渐变为为线性渐变，渐变斜率等于渐变前后的生长条件差值除以渐变时间。

优选地，所述生长不掺杂Si的N型GaN层，进一步为，

升高温度到1200-1400℃，保持反应腔压力300-600mbar，通入流量为30000-40000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、持续生长2-4μm的不掺杂Si的N型GaN层。

优选地，所述生长第一掺杂Si的N型GaN层，进一步为，

生长掺杂Si的N型GaN层：保持反应腔压力300-600mbar、温度1200-1400℃，通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4，持续生长3-4μm第一掺杂Si的N型GaN层，Si掺杂浓度5×10¹⁸atoms/cm³-1×10¹⁹atoms/cm³。

优选地，所述生长第二掺杂Si的N型GaN层，进一步为，

保持反应腔压力300-600mbar、温度1200-1400℃，通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、2-10sccm的SiH4，持续生长200-400nm第二掺杂Si的N型GaN层，Si掺杂浓度5×10¹⁷atoms/cm³-1×10¹⁸atoms/cm³。

优选地，所述生长发光层，进一步为，