[发明专利]一种无间断生长高质量InGaN/GaN多量子阱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子阱生长技术领域，特别是一种无间断生长高质量InGaN/GaN多量子阱的方法，适用于高亮度GaN基LED外延片商业化生产。

背景技术

GaN基LED目前已经进入商业化生产阶段，如何缩短GaN基LED外延片生长时间同时获得高质量外延片以提高产能成为了一个研究重点。目前均采用MOCVD进行GaN基LED外延片商业化生产。由于InGaN量子阱和GaN量子垒生长温度气氛存在差别，在生长InGaN/GaN多量子阱过程中有很多时间用于切换量子阱和量子垒生长所需的温度和气氛，切换过程中为了保证外延材料质量一般不进行外延生长，因此在生长量子阱过程中存在间断生长，时间利用率不高。目前在MOCVD外延生长GaN基LED制作工艺中，MQWs生长时间占据了GaN基LED外延片生长所需的一半时间，如何缩短MQWs生长时间成为提高GaN基LED外延片生产效率的一个主要因素。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无间断生长高质量InGaN/GaN多量子阱的方法，以缩短多量子阱生长所需的时间，提高生产效率，获取高质量InGaN/GaN多量子阱的LED外延片。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种无间断生长高质量InGaN/GaN多量子阱的方法，该方法包括：

在蓝宝石图形衬底上外延生长uGaN1，接着在uGaN1上生长nGaN2，然后在nGaN2上生长MQW应力释放层3；

在MQW应力释放层3上外延生长InGaN/GaN多量子阱；

在InGaN/GaN多量子阱上重复生长多个InGaN/GaN多量子阱；

在该多个InGaN/GaN多量子阱上生长GaN基LED所需的pA1GaN12和pGaN13。

上述方案中，所述MQW应力释放层3采用的是InGaN与GaN的超晶格结构，包括m个铟镓氮(In_yGa_1-yN)量子阱与m+1个氮化镓(GaN)量子势垒，每个In_yGa_1-yN量子阱上下两侧都有一个GaN量子垒，其中m≥1，0≤y≤1；GaN的厚度在到之间，InGaN的厚度在到之间。

上述方案中，该InGaN/GaN多量子阱由下至上依次包括InGaN量子阱4、第一GaN覆盖层5、升温层6、第一稳温层7、量子垒(QB)8、降温层9、第二稳温层10和第二GaN覆盖层11。所述在MQW应力释放层3上外延生长InGaN/GaN多量子阱，包括：在MQW应力释放层3上外延生长InGaN量子阱4；在InGaN量子阱4上生长第一GaN覆盖层5；在第一GaN覆盖层5上生长升温层6；在升温层6上生长第一稳温层7；在第一稳温层7上生长GaN量子垒8；在GaN量子垒8上生长降温层9；在降温层9上生长第二稳温层10；以及在第二稳温层10上生长第二GaN覆盖层11，形成一InGaN/GaN多量子阱。

上述方案中，所述在MQW应力释放层3上外延生长InGaN量子阱4，选用高纯N₂做载气，厚度在之间，量子阱生长温度(QW_T)在750℃～900℃之间，In组分在0％～50％之间，选用SiH₄进行n型掺杂，掺杂浓度介于1.0E+17cm^-3和5.0E+19cm^-3之间。

上述方案中，所述在InGaN量子阱4上生长第一GaN覆盖层5，选用高纯N₂做载气，厚度在之间，生长温度与QW_T相同，可选用SiH₄进行n型掺杂，掺杂浓度介于1.0E+17cm^-3和5.0E+19cm^-3之间。

上述方案中，所述在第一GaN覆盖层5上生长升温层6，选用GaN材料，同时通入高纯N₂和高纯H₂混合气做载气，N₂和H₂比例：1＝＜N₂/H₂＜＝100，三乙基镓(TEGa)作为镓源，厚度在之间，生长过程中温度始终处于变化的状态，温度从开始的QW_T一直上升到量子垒生长温度(QB_T)，QB_T在800℃～1000℃之间，比QB_T高40℃以上。可选用SiH₄进行n型掺杂，掺杂浓度介于1.0E+17cm^-3和5.0E+19cm^-3之间。