[发明专利]一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法

摘要

一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其为LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底、低温GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型GaN层、多量子阱层、N型或者非故意掺杂GaN电子阻挡层、高温P型GaN层、P型接触层；将衬底进行高温清洁处理进行氮化处理；所述GaN非掺杂层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层；所述N型GaN层生长结束后，生长多量子阱层；所述多量子阱层生长结束后，生长阻挡层低温P型GaN层；生长P型接触层；外延生长结束后，降至室温即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。

主权项

一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其为LED外延结构，从下向上的顺序依次包括：衬底(1)、低温GaN缓冲层(2)、GaN非掺杂层(3)、N型GaN层(4)、多量子阱层(5)、N型或者非故意掺杂GaN电子阻挡层(6)、高温P型GaN层(7)、P型接触层(8)；其特征在于：该LED外延结构的生长方法，包括以下具体步骤，步骤一，将衬底(1)在1000‑1200℃氢气气氛里进行高温清洁处理5‑20min，然后进行氮化处理；步骤二，将温度下降到500‑650℃之间，生长厚度为20‑30nm的低温GaN缓冲层(2)，生长压力控制在300‑760Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为50‑1000；步骤三，所述低温GaN缓冲层(2)生长结束后，停止通入三甲基镓，衬底温度升高至900‑1200℃之间，对所述低温GaN缓冲层(2)进行原位热退火处理，退火时间在5‑30min，退火之后，将温度调节至1000‑1200℃之间，外延生长厚度为0.5‑2μm的GaN非掺杂层(3)，生长压力在100‑500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为100‑3000；步骤四，所述GaN非掺杂层(3)生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层(4)，厚度为1.2‑4.2μm，生长温度在1000‑1200℃之间，压力在100‑600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为100‑3000；步骤五，所述N型GaN层(4)生长结束后，生长多量子阱层(5)，所述多量子阱层(5)包括3‑15个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InxGa1‑xN势阱层和GaN势垒层依次生长而成；所述InxGa1‑xN势阱层的生长温度在720‑820℃之间，压力在100‑500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为300‑5000，厚度在2‑5nm之间；所述GaN势垒层的生长温度在820‑920℃之间，压力在100‑500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为300‑5000，厚度在8‑15nm之间；步骤六，所述多量子阱层(5)生长结束后，生长厚度为20‑70nm的N型或者非故意掺杂GaN电子阻挡层(6)低温P型GaN层，生长温度在700‑1100℃之间，压力在100‑600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为100‑3000；步骤七，所述N型或者非故意掺杂GaN电子阻挡层(6)生长结束后，生长厚度为100‑800nm的高温P型GaN层(7)，生长温度在850‑950℃之间，生长时间为5‑30min，压力在100‑500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为300‑5000；步骤八，所述高温P型GaN(7)层生长结束后，生长厚度在5‑20nm之间的P型接触层(8)，生长温度在850‑1050℃之间，生长时间为1‑10min，压力在100‑500Torr之间，Ⅴ/Ⅲ比为1000‑20000；步骤九，外延生长结束后，将反应室的温度降至650‑800℃之间，采用纯氮气气氛进行退火处理2‑15min，然后降至室温，即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。