[发明专利]一种降低量子阱位错密度的LED外延生长方法

说明书

本申请公开一种降低量子阱位错密度的LED外延生长方法，包括：处理蓝宝石衬底；顺次生长低温缓冲GaN层、不掺杂GaN层；生长掺杂Si的N型GaN层；生长多量子阱发光层：在SiH₄用量0.2‑2sccm的条件下，生长2.0‑4.0nm的In_xGa_(1‑x)N阱层(x＝0.18‑0.23)；生长8‑14nm的GaN垒层；In_xGa_(1‑x)N阱层(x＝0.18‑0.23)和GaN垒层周期生长组成多量子阱发光层，周期数为6‑15，总体厚度为120‑300nm；生长掺Al、Mg的PAlGaN电子阻挡层；生长掺Mg的P型GaN层；降温冷却。本申请通过高低压生长量子阱垒层，量子阱中掺Si提高了发光效率。

技术领域

本发明涉及LED外延片生长技术领域，具体地说，涉及一种降低量子阱位错密度的LED外延生长方法。

背景技术

LED外延生长得到的LED结构影响着半导体照明的发展，目前，普遍采用的GaN生长方法是在蓝宝石衬底上进行图形化。蓝宝石与GaN间存在较大的晶格失配(13-16％)和热失配，使得GaN外延层中的失配位错密度较高(～1010cm-2)，影响GaN外延层质量，从而影响器件质量(发光效率、漏电极、寿命等)。传统的做法是采用低温缓冲层，通过调整蓝宝石衬底的氮化、低温缓冲层的生长温度、缓冲层的厚度等，来提高GaN外延层的晶体质量。

但是，由于低温缓冲层还是属于异质外延，其提升的晶体质量有限。另外，由于各外延薄膜层之间存在较大的晶格失配，使得外延晶体薄膜在生长过程中一直受到应力的作用，导致外延片发生弯曲、翘曲。传统低温缓冲层方法在大尺寸蓝宝石衬底上进行外延晶体生长时，外延片翘曲大，导致后续芯片制作过程中研磨破片率高，产品良率低下。

此外，国内GaN基LED蓝绿光发光器件的制作涉及到发光层都是采用InGaN/GaN超晶格形成的多量子阱层组成，因为量子阱区域生长的温度一般都比较低，所以晶体质量很差，会有很多位错缺陷，这些位错缺陷会导致LED器件出现漏电高，发光效率低的问题。

因此，如何提供一种能够降低量子阱位错密度的LED外延生长方案是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种降低量子阱位错密度的LED外延生长方法，解决现有技术中LED结构的量子阱位错缺陷多，导致LED器件出现漏电高、发光效率低的问题。

本发明提供一种降低量子阱位错密度的LED外延生长方法，包括：

处理蓝宝石衬底；

在所述蓝宝石衬底上顺次生长低温缓冲GaN层、不掺杂GaN层；

生长掺杂Si的N型GaN层；

生长多量子阱发光层：在温度为730-780℃、压力控制在400-800mbar，TEGa用量为100-300sccm，TMIn用量为500-2000sccm，SiH₄用量为0.2-2sccm的条件下，生长2.0-4.0nm的In_xGa_(1-x)N阱层(x＝0.18-0.23)；升高温度至780-880℃、压力控制在200-400mbar，TEGa用量为250-750sccm的条件下，生长8-14nm的GaN垒层；所述In_xGa_(1-x)N阱层(x＝0.18-0.23)和GaN垒层周期生长组成多量子阱发光层，周期数为6-15，总体厚度为120-300nm；

生长掺Al、Mg的PAlGaN电子阻挡层；

生长掺Mg的P型GaN层；

降温冷却。

可选地，其中，所述生长掺杂Si的N型GaN层，进一步为：