一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，特別涉及一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED (Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)，尤其是GaN基的LED器件，具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)燈、全色顯示、液晶屏幕背光板、汽車儀表及內(nèi)裝燈等。
[0003]現(xiàn)有的GaN基的LED的外延片主要包括依次生長在襯底上的緩沖層、N型層、多量子阱層、P型層和P型接觸層，其中，多量子阱層包括InGaN量子阱層和GaN量子皇層，通常，P型層的生長壓力不會(huì)高于200torr，這種低壓生長方式生長的P型層的晶體質(zhì)量較差，襯底與外延片之間的晶格失配引起的缺陷密度，以及多量子阱層中的InGaN量子阱層和GaN量子皇層之間的晶格失配引起的缺陷密度，會(huì)在P型層中被進(jìn)一步放大，從而增加了 N P (N型層與P型層)之間的漏電通道，NP層的電流擴(kuò)展能力變?nèi)?，擊穿點(diǎn)增加，外延片的抗靜電能力比較差，而為了保證LED器件的抗靜電能力，通常會(huì)將P型層生長到不低于SOnm較厚的厚度，但是，由于P型層具有吸光的特性，不低于80nm厚度的P型層會(huì)吸收比較多的光，又會(huì)減少芯片的正面出光量，降低器件的發(fā)光效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法，技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法，所述生長方法包括:在襯底上依次生長緩沖層、N型層、多量子阱層和P型層，所述P型層采用高壓低速生長方式生長，所述P型層的生長壓力為400torr?760torr，所述P型層采用三甲基鎵TMGa或三乙基鎵TEGa生長，所述TMGa的流量低于90sccm，所述TEGa的流量低于2000sccm，且所述P型層的生長厚度范圍為1nm?60nmo
[0006]進(jìn)一步地，所述P型層的生長壓力為600torr?700torr。
[0007]優(yōu)選地，所述P型層的生長壓力為700torr。
[0008]進(jìn)一步地，所述P型層中摻雜有雜質(zhì)元素，所述雜質(zhì)元素的摻雜濃度不低于5 X 119Cm 3O
[0009]進(jìn)一步地，所述TMGa的流量范圍為20?45sccm，所述TEGa的流量低于lOOOsccm。
[0010]可選地，所述N型層的生長溫度范圍為1000°C?1200°C。
[0011]可選地，所述N型層包括N型GaN層和N型電流擴(kuò)展層。
[0012]進(jìn)一步地，所述N型GaN層中的摻雜濃度為5 X 11W3,所述N型電流擴(kuò)展層中的摻雜濃度為2 X 117CnT3。
[0013]可選地，在生長所述P型層之前，先生長P型電子阻擋層，所述P型電子阻擋層為P型AlxGahN層，其中，O < x < 1，在生長所述P型層之后，在所述P型層上生長一層歐姆接觸層。
[0014]可選地，所述緩沖層、所述P型電子阻擋層和所述歐姆接觸層為一層或多層結(jié)構(gòu)。
[0015]進(jìn)一步地，所述生長方法還包括:
[0016]在所述歐姆接觸層生長結(jié)束后，將生長溫度調(diào)至600°C?900°C，在純氮?dú)夥諊峦嘶鹛幚?0?20分鐘，并冷卻至室溫，結(jié)束所述外延片的生長。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是:
[0018]通過采用高壓低速生長方式生長P型層，高壓生長使P型層生長得更加致密，低速生長皇晶速度慢，晶體鋪設(shè)更加均勻，P型層的晶體質(zhì)量比較好，由晶格失配導(dǎo)致的缺陷密度大幅減少，減少了 NP層之間的漏電通道，NP層的電流擴(kuò)展能力變好，擊穿點(diǎn)變少，外延片的抗靜電能力增強(qiáng)，同時(shí)，由于外延片的抗靜電能力比較強(qiáng)，將P型層生長在1nm?60nm的較薄的厚度范圍即可滿足要求，厚度較薄的P型層的吸光量會(huì)更少，保證了芯片的正面出光量和器件的發(fā)光效率。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法的流程圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法生長的外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例一
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種GaN基發(fā)光二極管外延片的生長方法，參見圖1，該方法包括:
[0025]步驟101:在襯底上外延生長緩存層、N型層和多量子阱層。
[0026]其中，襯底為適合氮化鎵及其它半導(dǎo)體外延材料生長的材料，例如，氮化鎵單晶、藍(lán)寶石、單晶硅、碳化硅單晶等。
[0027]具體地，緩沖層可以為一層或多層(即復(fù)合緩沖層)。當(dāng)緩沖層為復(fù)合緩沖層時(shí)，其可以包括低溫緩沖層和高溫緩沖層。作為一種舉例，低溫緩沖層的組分可以為GaN，厚度為15nm?30nm，優(yōu)選厚度為20nm ;高溫緩沖層的組分可以為高溫不摻雜的GaN，厚度為0.8 μ m?2 μ m，優(yōu)選厚度為1.2 μ m。
[0028]實(shí)現(xiàn)時(shí)，N型層的生長溫度范圍可以為1000°C?1200°C，優(yōu)選為1100°C，N型層可以包括N型GaN層和N型電流擴(kuò)展層，N型GaN層和N型電流擴(kuò)展層中均摻雜有雜質(zhì)元素，例如Si，其中，N型GaN層中的摻雜濃度可以為5X1018cm_3，N型電流擴(kuò)展層中的摻雜濃度可以為2X 1017cm_3o作為一種舉例，N型層的厚度可以在30nm?80nm之間。
[0029]實(shí)現(xiàn)時(shí)，多量子阱層為超晶格結(jié)構(gòu)，其每個(gè)周期可以包括InGaN量子阱層和生長在InGaN量子阱層上的GaN量子皇層，其周期數(shù)可以是10?15，優(yōu)選為12，作為一種舉例，在本實(shí)施例中，多量子阱層的周期可以為12，每個(gè)周期可以包括厚度為3nm的Inci l8Gatl 82N量子阱層和厚度為10.5nm的GaN量子皇層。
[0030]需要說明的是，在生長緩沖層之前，該方法還可以包括:將襯底在氫氣氣氛里進(jìn)行退火處理，以清潔襯底表面，退火溫度為1040?1180°C，然后進(jìn)行氮化處理。
[0031]步驟102:在多量子阱層上依次生長P型電子阻擋層、P型層和歐姆接觸層。
[0032]其中，P型電子阻擋層和歐姆接觸層均可以為一層或多層結(jié)構(gòu)。P型電子阻擋層可以為P型AlxGahN層，其中，O < x < I，作為一種舉例，在本實(shí)施例中，P型電子阻擋層可以為P型Alai6Gaa84N層，其中也摻雜有雜質(zhì)元素，例如Mg，摻雜濃度可以是5X 1017cm_3。
[0033]實(shí)現(xiàn)時(shí)，歐姆接觸層為可選層，即在其他實(shí)現(xiàn)方式中可以不生長歐姆接觸層。當(dāng)設(shè)有歐姆接觸層時(shí)，歐姆接觸層可以采用GaN材料生長，還可以采用InGaN材料生長，還可以在歐姆接觸層摻入Mg或者Si，以形成P型歐姆接觸層或者N型歐姆接觸層，在實(shí)際制備LED芯片時(shí)，可以在歐姆接觸層制作P電極，歐姆接觸層主要是為了降低P電極的工作電壓，以防止P電極的工作電壓過大，而產(chǎn)生過多的熱量造成能量的浪費(fèi)。
[0034]P型層采用高壓低速生長方式生長。具體地，P型層的生長壓力可以為400tOrr?760torr，優(yōu)選范圍為600torr?700torr，最優(yōu)值為700torr，P型層可以采用三甲基鎵TMGa或三乙基鎵TEGa進(jìn)行生長，其中，TMGa的流量低于90sccm，TEGa的流量低于2000sccm。優(yōu)選的TMGa的流量范圍為20?45sccm，TEGa的流量低于lOOOsccm。實(shí)現(xiàn)時(shí)，P型層的生長厚度范圍可以為1nm?60nm。采用高壓低速的生長方式，高壓生長可以使P型層更加致密(可以從外延片表面的黑點(diǎn)消失不見等外部形貌情況，斷定P型層生長得更加致密)，在低速生長的條件下，P型層的皇晶速度變慢，晶體鋪設(shè)更加均勻，P型層的晶體質(zhì)量比較好，由晶格失配導(dǎo)致的缺陷密度大幅減少，減少了 NP層之間的漏電通道，NP層的電流擴(kuò)展能力變好，擊穿點(diǎn)變少，外延片的抗靜電能力增強(qiáng)，同時(shí)，由于外延片的抗靜電能力比較強(qiáng)，將P型層生長在1nm?60nm的較薄的厚度范圍即可滿足要求，厚度較薄的P型層的吸光量會(huì)更少，保證了芯片的正面出光量和器件的發(fā)光效率。
[0035]進(jìn)一步地，P型層可以為摻雜的GaN層，其雜質(zhì)元素可以是Mg，其中，P型層中的雜質(zhì)元素的摻雜濃度