[发明专利]一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法

权利要求书

1.一种提高LED发光亮度的方法，其LED外延片结构从下向上的顺序依次为:蓝宝石衬底、低温成核层、高温GaN缓冲层、高温非掺杂GaN缓冲层、复合n型GaN层、前浅量子阱结构SW、后浅量子阱结构SW、多量子阱发光层结构MQW、低温p型GaN层、p型AlGaN层、高温p型GaN层、p型GaN接触层,其特征在于：其制备方法包括以下具体步骤：

（1）将蓝宝石衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度为1050-1150℃，然后进行氮化处理；

（2）将温度下降到500-620℃，生长25-40nm厚的低温GaN成核层，生长压力为400-650Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为500-3000；

（3）低温GaN成核层生长结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，退火温度升高至1000-1100℃，退火时间为5-10min；退火之后，将温度调节至900-1050℃，外延生长厚度为0.2-1um的高温GaN缓冲层，生长压力为400-650Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为500-3000；

（4）高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层非掺杂的u-GaN层，生长厚度为1-3um，生长过程温度为1050-1200℃，生长压力为100-600Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-3000；

（5）高温非掺杂GaN缓冲层生长结束后，先生长一层掺杂浓度稳定的n-GaN层，厚度为0.5-1.5um，生长温度为1050-1200℃，生长压力为100-600Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-3000，Si掺杂浓度为10¹⁷-10¹⁹cm^-3；在生长n-GaN层结束后，生长一层厚度100-200nm的n-AlGaN层,生长过程温度为950-1100℃，生长压力为50-300Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为20-200，Al组分为20%-50%，Si组分为1%-5%；在生长n-AlGaN层结束后，再生长一层掺杂浓度稳定的n-GaN层，厚度为1.5-3um，生长条件同n-GaN层；

（6）复合n型GaN层生长结束后，生长前浅量子阱结构SW，生长温度为800-950℃，生长压力为100-600Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000，所述前浅量子阱SW由2-6个周期的In_xGa_1-XN∕GaN阱垒结构组成，其中浅阱In_xGa_1-XN（x=0.1-0.5）层的厚度为2-5nm，浅垒GaN层厚度为20-40nm；前浅量子阱SW生长结束后，保持生长条件，温度为800-950℃，生长压力为100-600Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000，生长后浅量子阱SW，所述后浅量子阱SW由5-20个周期的In_xGa_1-XN∕GaN阱垒结构组成，其中浅阱In_yGa_1-yN（y=0.2-0.6）层的厚度为1-4nm，浅垒GaN层厚度为5-15nm；

（7）复合浅量子阱SW生长结束后，生长多周期量子阱MQW发光层，所述发光层多量子阱由5-12个周期的In_zGa_1-zN(z=0.1-0.3)∕GaN阱垒结构组成，其中量子阱In_zGa_1-zN(z=0.1-0.3)层的厚度为2-5nm，生长温度为700-800℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000；其中垒层GaN的厚度为8-15nm，生长温度为800-950℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000，垒层GaN进行低浓度Si掺杂；

（8）发光层多量子阱生长结束后，以N₂作为载气生长厚度为10-100nm的低温p型GaN层，生长温度为650-800℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000，Mg的摩尔组分含量为0.3%-1%；

（9）低温p型GaN层生长结束后，生长厚度为10-50nm的p型AlGaN层，生长温度为900-1100℃，生长压力为50-300Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为1000-20000，p型AlGaN层的Al的摩尔组分含量为10%-30%，Mg的摩尔组分含量为0.05%-0.3%；

（10）p型AlGaN层生长结束后，生长高温p型GaN层，生长厚度为100-800nm，生长温度为850-1000℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为300-5000，Mg掺杂浓度为10¹⁷-10¹⁸cm^-3；

（11）P型GaN层生长结束后，生长厚度为5-20nm的p接触层，生长温度为850-1050℃，生长压力为100-500Torr，Ⅴ∕Ⅲ摩尔比为1000-20000；

（12）外延生长结束后，将反应室的温度降至650-800℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5-10min，然后降至室温，结束生长,外延结构经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后制成单颗小尺寸芯片。