[发明专利]一种提高p型材料层载流子浓度的方法

说明书

本发明提供了一种提高p型材料层载流子浓度的方法，所述方法为：在采用金属有机化合物气相沉积方法完成GaAs、InP或Ge衬底上外延层生长后的退火阶段，在反应腔中通入AsH₃和/或PH₃气体。本发明通过在用金属有机化合物气相沉积方法(MOCVD)制备外延层过程中的退火阶段引入气体AsH₃(砷烷)和/或PH₃(磷烷)，调节和控制气体组成成份以及比例来提升p型材料层(如，p型GaAs、InP、AlGaInP或GaP中任意一种或至少两种的组合)载流子浓度。

技术领域

本发明属于半导体领域，涉及一种提高p型材料层载流子浓度的方法，尤其涉及一种利用金属有机化合物气相沉积方法制备外延层过程中提高p型材料层载流子浓度的方法。

背景技术

III-V族AlGaInP系半导体材料由于具有宽的直接带隙(1.9～2.3eV)、波长覆盖范围宽、发光效率高以及与GaAs、InP或Ge衬底有良好的晶格匹配等优点，是制备高亮度红、橙、黄波段发光二极管和激光器的最佳材料。

现今，人们已经采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)技术研制出了超高亮度的从红色到绿色的AlGaInP LED，并实现了LED和激光器(LD)的产业化。

例如，AlGaInP发光二极管外延片一般包括GaAs衬底和在GaAs衬底上生长的外延层。典型的AlGaInP发光二极管的结构如图1所示，其MOCVD制备的流程为：在n型GaAs衬底上依次生长GaAs缓冲层、Al_0.9Ga_0.1As/GaAs布拉格(DBR)反射层、n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5In_0.5P限制层、(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P发光层、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.5I_n0.5P限制层和p型GaP电流扩展层。

其中，外延层中的p型材料层中的载流子浓度与AlGaInP发光二极管的正向电压、电流扩散以及提升外延整体性能均有密切联系。而p型材料层中载流子浓度的降低会导致高的电阻，并且由于在运行时产生的热而导致LED使用寿命的降低，即降低了可靠性。

一些研究表明，退火处理有助于提升p型材料层中载流子的浓度，其主要研究集中于退火温度和退火时间对载流子浓度的影响。但通过调节退火温度或退火时间的处理，p型材料层中载流子的浓度提升幅度较小。

发明内容

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种提高p型材料层载流子浓度的方法，该方法通过在用金属有机化合物气相沉积方法(MOCVD)制备外延层过程中的退火阶段引入气体AsH₃(砷烷)和/或PH₃(磷烷)，调节和控制气体组成成份以及比例来提升p型材料层中载流子浓度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种提高p型材料层载流子浓度的方法，所述方法为：在采用金属有机化合物气相沉积方法完成GaAs、InP或Ge衬底上外延层生长后的退火阶段，在反应腔中通入AsH₃和/或PH₃气体。

其中，当通入的气体为AsH₃和PH₃的混合气体时，AsH₃和PH₃可以以任意比例混合。

本发明中，在退火阶段通入适量的AsH₃和/或PH₃气体，可以帮助使材料中某种深能级中心的浓度降低从而导致载流子浓度的增加，并有效保护外延层表面。