后，生長(zhǎng)高溫ρ型GaN層9，其生長(zhǎng)溫度控制在1000°C，壓力在550Torr，V / III摩爾比在300，p_GaN層生長(zhǎng)厚度控制在60nm，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg摻雜濃度在1017-1018cm_3之間，利用TMGa提供Ga源；
[0058]步驟十，所述高溫ρ型GaN層9生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度1nm的ρ型GaN接觸層10，使用TEGa提供Ga源，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg摻雜濃度在1015-1016cnT3之間，利用TMIn源提供In摻雜，In/Ga比控制在0.1-0.3之間，控制生長(zhǎng)溫度在800°C，壓力在250Torr,V /III摩爾比在1500 ；
[0059]以上外延層生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)室壓力降到lOOTorr，溫度降至750 °C，采用純氮?dú)夥諊M(jìn)行退火處理8min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)。即得到如圖1所示的LED電流擴(kuò)展的外延結(jié)構(gòu)。
[0060]所生長(zhǎng)外延片經(jīng)過(guò)清洗、沉積、光刻和刻蝕等后續(xù)半導(dǎo)體加工制程后，加工成1milX 45mi I尺寸的LED芯片。
[0061]本實(shí)施例以高純氮?dú)庾鳛檩d氣，以三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga、Al、In和N源，η型摻雜劑為硅烷(SiH4)，ρ型摻雜劑為二茂鎂(Cp2Mg)。
[0062]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明的要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其外延結(jié)構(gòu)，從下向上的順序依次包括:藍(lán)寶石襯底、低溫GaN成核層、高溫GaN緩沖層、高溫u型GaN層、復(fù)合η型GaN層、復(fù)合電流擴(kuò)展層、多量子阱發(fā)光層、P型AlGaN電子阻擋層、高溫P型GaN層、P型GaN接觸層，其特征在于:其方法包括以下具體步驟: 步驟一，將藍(lán)寶石襯底在氫氣氣氛里進(jìn)行退火，清潔所述藍(lán)寶石襯底表面，溫度控制在1040-1080°C之間，然后進(jìn)行氮化處理5-10min ； 步驟二，將溫度下降到500-550°C之間，生長(zhǎng)20-40nm厚的低溫GaN成核層，生長(zhǎng)壓力控制在450-550Torr之間，V / III摩爾比在60-120之間，TMGa作為Ga源； 步驟三，所述低溫GaN成核層生長(zhǎng)結(jié)束后，停止通入TMGa，原位退火處理； 步驟四，所述高溫GaN緩沖層生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)一層非摻雜的高溫u型GaN層，生長(zhǎng)厚度在2-2.5um之間，生長(zhǎng)過(guò)程溫度控制在1080-1100°C之間，生長(zhǎng)壓力在200_250Torr之間，V / III摩爾比在100-200之間，利用TMGa作為Ga源； 步驟五，所述高溫u型GaN層4生長(zhǎng)結(jié)束后，先生長(zhǎng)一層復(fù)合η型GaN層； 步驟六，所述復(fù)合η型GaN層生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)復(fù)合電流擴(kuò)展層；復(fù)合電流擴(kuò)展層由15-20 組 u-GaN/n-GaN 超晶格和 5_10 組 n-GaN/n-AlGaN 超晶格組成；其中 15-20 組 U-GaN/n-GaN超晶格中，生長(zhǎng)溫度在1060_1090°C之間，壓力在200_250Torr之間，V /III摩爾比在100-200之間，其中U-GaN層厚度6_9nm，n_GaN層厚度9_12nm，進(jìn)行Si摻雜，Si摻雜濃度在 6X1019-9X1019cnT3之間；其中 5-10 組n-GaN/n-AlGaN超晶格中，溫度在 1020_1050°C之間，生長(zhǎng)壓力在100-150Torr之間，V / III摩爾比在10-40之間，其中η-GaN層厚度3_5nm，進(jìn)行Si摻雜，Si摻雜濃度1016-1017cm_3之間，n-AlGaN層厚度3_5nm，其中Al摻雜濃度在20% -30%之間，進(jìn)行Si摻雜，Si摻雜濃度116-1O17Cm-3之間； 步驟七，所述復(fù)合電流擴(kuò)展層結(jié)束后，生長(zhǎng)多量子阱發(fā)光層； 步驟八，所述多量子阱發(fā)光層結(jié)束后，生長(zhǎng)P型AlGaN電子阻擋層； 步驟九，所述P型AlGaN電子阻擋層結(jié)束后，生長(zhǎng)高溫P型GaN層； 步驟十，所述高溫P型GaN層生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)厚度5-10nm之間的p型GaN接觸層， 以上外延層生長(zhǎng)結(jié)束后，將反應(yīng)室壓力降到lOOTorr，溫度降至750°C，采用純氮?dú)夥諊M(jìn)行退火處理5-8min，然后降至室溫，結(jié)束生長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟三中退火溫度1020-1050°C之間，退火時(shí)間在5-10min之間；退火之后，將溫度調(diào)節(jié)至980-1050°C之間，外延生長(zhǎng)厚度為600-800nm間的高溫GaN緩沖層，生長(zhǎng)壓力在450-550Torr之間，V / III摩爾比在200-300之間，TMGa作為Ga源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟五中復(fù)合η型GaN層包括從下向上包括n-GaNl/n-AlGaN/n_GaN2三層，其中n-GaNl和n_GaN2層部分生長(zhǎng)條件相同，生長(zhǎng)溫度在1060-1090 °C之間，壓力在180-230Torr之間，V /III摩爾比在100-200之間；n_GaNl和n_GaN2層厚度分別為1-1.5um和 2.5-3.5um，Si 摻雜濃度在分別為 5X 118-1 X 119CnT3和 2X10 19_5X 119CnT3間;其中n-AlGaN生長(zhǎng)過(guò)程，溫度控制在1000_1030°C之間，生長(zhǎng)壓力在100_130Torr之間，V / III摩爾比在10-40之間，厚度在100-150nm之間，I1-AlxGahN層中X在0.2-0.3之間，進(jìn)行Si摻雜，Si摻雜濃度在1016-1017cm_3之間，利用TMGa提供Ga源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟七中多量子阱發(fā)光層由7-10個(gè)周期的InGaN/GaN阱皇結(jié)構(gòu)組成，單個(gè)量子阱的周期在8-12nm之間，InGaN/GaN阱皇層厚度比1:2_1:3之間；多量子阱層的部分生長(zhǎng)條件相同，如:生長(zhǎng)壓力均在200-300Torr之間，Ga源均由TEGa提供；InGaN量子阱層，生長(zhǎng)溫度在770-800°C之間，V / III摩爾比在2000-2500之間；另GaN量子皇層，生長(zhǎng)溫度在880-920°C之間，V / III摩爾比在3000-3500之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟八中P型AlGaN電子阻擋層生長(zhǎng)溫度控制在910-950°c之間，生長(zhǎng)壓力在100-150Torr之間，V /III摩爾比在80-130之間，厚度在30_60nm之間，P-AlzGa1=N層中z在0.2-0.3之間，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg摻雜濃度在1015-1016cm_3之間，利用TMGa提供Ga源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟九中高溫P型GaN層生長(zhǎng)溫度控制在950-1000°C之間，壓力在450-550Torr之間，V / III摩爾比在200-300之間，P-GaN層生長(zhǎng)厚度控制在40_60nm之間，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg摻雜濃度在1017-1018cm_3之間，利用TMGa提供Ga源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述步驟十中P型GaN接觸層，使用TEGa提供Ga源，利用Cp2Mg提供Mg源，Mg摻雜濃度在115-1O16Cnr3之間，利用TMIn源提供In摻雜，In/Ga比控制在0.1-0.3之間，控制生長(zhǎng)溫度在750-800°C之間，壓力在150-250Torr之間，V / III摩爾比在1000-1500之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述外延層生長(zhǎng)方法以高純氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其特征在于:所述外延層生長(zhǎng)方法以三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)和氨氣(NH3)分別作為Ga、Al、In和N源，η型摻雜劑為硅烷(SiH4)，ρ型摻雜劑為二茂鎂(Cp2Mg)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種改善GaN基LED芯片電流擴(kuò)展的外延方法，其外延結(jié)構(gòu)，從下向上的順序依次包括：藍(lán)寶石襯底、低溫GaN成核層、高溫GaN緩沖層、高溫u型GaN層、復(fù)合n型GaN層、復(fù)合電流擴(kuò)展層、多量子阱發(fā)光層、p型AlGaN電子阻擋層、高溫p型GaN層、p型GaN接觸層，所述復(fù)合n型GaN層生長(zhǎng)結(jié)束后，生長(zhǎng)復(fù)合電流擴(kuò)展層；復(fù)合電流擴(kuò)展層由15-20組u-GaN/n-GaN超晶格和5-10組n-GaN/n-AlGaN超晶格組成；發(fā)明可以顯著改善扁長(zhǎng)型芯片的電流擴(kuò)展，降低芯片局部結(jié)溫，提高芯片發(fā)光亮度分布的均勻性，其整個(gè)芯片發(fā)光較均勻，沒(méi)有亮度聚集現(xiàn)象。
【IPC分類(lèi)】H01L33-32, H01L33-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104576853
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510056425
【發(fā)明人】唐軍
【申請(qǐng)人】合肥彩虹藍(lán)光科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日