[发明专利]提高LED抗静电能力的外延生长方法及其外延结构

说明书

技术领域

本发明涉及LED外延结构制造领域，特别地，涉及一种提高LED抗静电能力的外延生长方法及其外延结构。

背景技术

降低电子的传播速度，可提高器件的光电性能，业界多通过浅阱束缚电子来达到减速电子的目的。目前国内厂家MOCVD生长外延生长方法中必须引入GaN：Si/InGaN超晶格，铟为该超晶格的必需材料，因为铟的有效掺杂温度在700-750℃，生长温度不能太高，所以GaN：Si/InGaN超晶格也必须在低温下生长才能实现铟的有效掺杂。另外，铟的掺杂必须在N₂气氛下才能有效掺杂，因此铟掺杂的特性决定GaN：Si/InGaN超晶格生长的气氛为N₂气氛，温度为低温。

但是，MOCVD生长GaN材料晶体质量高低的顺序大致为：高温+H₂气氛>高温+N₂气氛>低温+H₂气氛>低温+N₂气氛，低温+N₂气氛是严重拉低晶体质量的原因。也就是说，由于铟的有效掺杂的条件限制，导致GaN：Si/InGaN超晶格的生长晶体质量非常差。并且，导致在该层基础生长的发光层、P型覆盖层晶体质量都大幅度下降，造成器件的上层晶体质量差，抗静电能力弱，亮度偏低，器件漏电大，耐受度不高。

市场上，大尺寸LED芯片一般需要抗静电能力高达2kv，更高的要求是抗静电能力高达4kv、6kv、8kv。随着市场的发展，客户的要求越来越高，传统提高抗静电能力的方法是将外延层厚度增加，但是成本急剧上升，产能也下降，这些问题一直困扰着LED制作厂家。急需一种缩短生产时间、提高产能、提高抗静电能力的LED外延新结构和生产方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高LED抗静电能力的外延生长方法及其外延结构，以解决LED芯片产能受限的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种提高LED抗静电能力的外延生长方法，包括衬底处理、生长低温缓冲GaN层、生长不掺杂GaN层、生长N型GaN层、生长GaN层、生长多量子阱发光层、生长电子阻挡层、生长P型GaN层步骤，其中生长GaN层步骤具体为：

A、在1200-1300℃、500mbar压力、氢气气氛的反应室内，生长一层厚度为47-52nm的掺杂Si的GaN层，Si的掺杂浓度为5E+18-7E+18atom/cm³；

B、在上述掺杂Si的GaN层基础上，生长一层厚度为98-103nm的掺杂Si的AlGaN层，Si的掺杂浓度为1E+17-3E+17atom/cm³，Al的掺杂浓度为1E+20-2E+20atom/cm³；

C、在上述掺杂Si的AlGaN层基础上，生长一层厚度为18-22nm的掺杂Si的GaN层，Si的掺杂浓度为1E+17-3E+17atom/cm³；

步骤A、B、C所生长的三层的总生长时间为4-5min；总体厚度为160-190nm。

优选地，步骤A、B、C所生长的掺杂Si的GaN层、掺杂Si的AlGaN层总厚度为163-188nm。

优选地，所述生长低温缓冲GaN层步骤为：

在540-560℃、500mbar压力、氢气气氛的反应室内，在衬底上生长厚度为45-55nm的低温缓冲GaN层。

优选地，所述生长不掺杂GaN层步骤为：

在1200-1300℃，300mbar压力、氢气气氛的反应室内，生长厚度为3-6μm的不掺杂GaN层。

优选地，所述生长N型GaN层步骤为：

在1200-1300℃，300mbar压力、氢气气氛的反应室内，生长厚度为3-6μm的N型GaN层，Si的掺杂浓度：5E+18-9E+18atom/cm³。

优选地，所述生长多量子阱发光层步骤为：