[发明专利]一种LED外延层生长方法及制得的LED外延层

说明书

技术领域

本发明涉及LED外延设计技术领域，特别地，涉及一种LED外延层生长方法及制得的LED外延层。

背景技术

以GaN为基础的发光二极管(LED)作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性灯优点，正在迅速被广泛地应用于交通信号灯、手机背光源、户外全彩显示屏、城市景观照明、汽车内外灯、隧道灯等。

因此，LED的各方面性能提升都被业界重点关注。

目前，空穴在LED外延结构的P层传播时，其纵向运动会受到超晶格的GaN层的阻碍，使得器件偶尔出现不工作的现象。

发明内容

本发明目的在于提供一种LED外延层生长方法及制得的LED外延层，以解决空穴在P层纵向运动受到阻碍的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种LED外延层生长方法，依次包括处理衬底、生长低温缓冲GaN层、生长非掺杂GaN层、生长掺Si的GaN层、生长有缘层MQW、生长P型AlGaN层、生长P型GaN层步骤，所述生长P型GaN层步骤为：

在温度为930-950℃，反应腔压力在200-600mbar的反应室内，重复间隔性地通入A、B两组原料，直至P型GaN层的厚度为100-300nm；

其中，A组原料为50000-60000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa源，生成厚度为1-5nm的GaN层；B组原料为50000-60000sccm的NH₃、20-40sccm的TMGa、1500-2500sccm的Cp₂Mg源，生成厚度为10-20nm的掺Mg的GaN层，Mg的掺杂浓度为1E+19-1E+20atom/cm³。

优选的，先通入A组原料，再通入B组原料。

优选的，先通入B组原料，再通入A组原料。

优选的，所述生长掺Si的GaN层步骤为：

持续生长厚度为2-4um的N型掺Si的GaN层，Si的掺杂浓度为5E18-1E19atom/cm³。

优选的，所述生长有缘层MQW步骤为：

在温度700-750℃，压力300-400mbar的反应室内，通入1500-1700sccm的TMIn和20-30sccm的TMGa生长掺杂In的厚度为3-4nm的In_xGa_(1-x)N层，其中x＝0.15-0.25；

温度为800-850℃，生长厚度为10-15nm的GaN层，In_xGa_(1-x)N/GaN层的周期数为10-15；In的掺杂浓度为1E20-3E20atom/cm³。

本发明还公开了根据上述的LED外延层生长方法制得的LED外延层，包括厚度为100-300nm的P型GaN层，所述P型GaN层包括若干个双层单元，每个双层单元包括：

GaN层：厚度为1-5nm；

掺Mg的GaN层：厚度为10-20nm。

优选的，在所述双层单元中，所述GaN层在所述掺Mg的GaN层之上，或者，所述GaN层在所述掺Mg的GaN层之下。

优选的，在非掺杂GaN层和有缘层MQW之间，包括掺Si的GaN层，厚度为2-4um。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过对P型GaN层生长方式的调整，将原本恒定掺杂的高温P型掺Mg的GaN层设计为GaN/GaN：Mg层超晶格，并将超晶格内含的GaN材料的厚度设计为1-5nm。不但增加超晶格内部的空穴浓度，增加界面的空穴的横向扩展，又能使得空穴纵向迁移率没有受到明显的限制，整体的效果是改善空穴迁移时分布，使得器件工作时拥挤的电流得到疏散，通入发光层的电流更加均匀，一方面可以显著降低器件的驱动电压，一方面可以提升器件的发光效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明对比实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的结构示意图；

图3是样品1与样品2的亮度对比图；

图4是样品1与样品2的电压对比图；