[发明专利]LED外延的生长方法以及通过此方法获得的LED芯片

说明书

技术领域

本发明涉及领域LED领域，尤其涉及一种LED外延的生长方法。

背景技术

现有技术中，采用在MOCVD反应室中生长LED晶体，LED晶体的生长过程中因为基板和GaN晶格失配的问题，存在点位错、韧性位错、螺旋位错等，一般GaN的位错密度介于1E+10-3E+10个/m²之间，目前只能减少GaN晶体中的位错密度，但不能完全消除。位错的存在破坏了GaN原本的晶体排序，对LED器件带来很多负面影响：（1）螺旋位错从外延层底层延伸至外延层表面，穿过发光层，LED发光层的位错产生空穴和电子的非发光辐射损失了器件的光输出功率；（2）位错为器件的漏电提供路径，器件的漏电加速了器件的老化；（3）因为位错的存在大大提高被击穿的概率，导致器件的抗静电能力大大被减弱。

随着人们生活水平地不断提高，对器件的抗老化能力和抗静电能力等的要求越来越高，因此，采用传统的外延生长方法来制作LED芯片已很难满足客户的要求。

因此，提供一种兼具抗老化能力和抗静电能力等优点的LED芯片的具有很重要的实用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种能使LED产品具有抗静电能力高、发光效率高以及反向漏电小的LED外延的生长方法，具体技术方案如下：

一种LED外延的生长方法，采用高纯H₂或高纯N₂或高纯H₂和高纯N₂的混合气体作为载气，高纯NH₃作为氮源，三甲基镓（TMGa）作为镓源，三甲基铟（TMIn）作为铟源，硅烷(SiH₄)作为N型掺杂剂，三甲基铝（TMAl）作为铝源，二茂镁（CP₂Mg）作为P型掺杂剂，反应在MOCVD反应室内进行，依次进行衬底的预处理、生长缓冲层、生长不掺杂GaN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长多量子阱发光层、生长电子阻挡层、生长掺Mg的高温P型GaN层以及退火步骤；

所述生长不掺杂GaN层步骤具体包括：

A、将反应室内的温度经过70-100s升高至1100-1200℃，保持恒定；

B、将反应室内的压力经过10-30s降低至190-250mbar，生长厚度为900-1200nm的第一不掺杂GaN层；

C、以生长第二不掺杂GaN层和生长第三不掺杂GaN层为一周期，重复循环20-30个周期；

所述生长第二不掺杂GaN层步骤具体为：将反应室内的压力经过20-40s升高至800-1000mbar，生长厚度为100-200nm的第二不掺杂GaN层；

所述生长第三不掺杂GaN层步骤具体为：将反应室内的压力经过8-40s降低至120-180mbar，生长厚度为100-200nm的第三不掺杂GaN层。

以上技术方案中优选的，所述衬底采用蓝宝石，所述衬底的预处理步骤具体为：将衬底放入反应室中，温度经过480-550s升高至900-1100℃，采用氢气作载气，压力控制在120-180mbar，高温处理2-8min。

以上技术方案中优选的，所述生长缓冲层步骤具体为：将反应室内的温度经过320-380s降低至500-580℃，压力经过20-30s升高至580-650mbar，在衬底上生长厚度为25-40nm的缓冲层。

以上技术方案中优选的，所述生长掺杂Si的N型GaN层步骤具体为：保持反应室内的温度不变，压力经过5-30s升高至280-320mbar，生长厚度为3.0-5.0μm的掺杂Si的N型GaN层，其中Si的掺杂浓度为1E+19-2E+19atom/cm³。

以上技术方案中优选的，所述生长多量子阱发光层步骤具体为：将反应室内的温度经过250-320s降低至750-800℃，压力控制在280-320mbar，重复12-15个周期生长多量子阱发光层，一个周期包括一个生长厚度为3.0-4.0nm的In_xGa_（1-x）N阱层和一个生长厚度为10.0-15.0nm的GaN垒，其中x=0.20-0.23，In的掺杂浓度为1E+20-3E+20atom/cm³。