[发明专利]提高空穴注入的LED外延生长方法

说明书

技术领域

本申请涉及LED外延设计应用技术领域，具体地说，涉及一种提高空穴注入的LED外延生长方法。

背景技术

目前LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大；市场上对LED亮度和光效的需求与日俱增，如何生长更好的外延片日益受到重视，因为外延层晶体质量的提高，LED器件的性能可以得到提升，LED的发光效率、寿命、抗老化能力、抗静电能力、稳定性会随着外延层晶体质量的提升而提升。

LED市场上现在要求LED芯片驱动电压低，特别是大电流下驱动电压越小越好、光效越高越好。LED市场价值的体现为(光效)/单价，光效越好，价格越高，所以LED高光效一直是LED厂家和院校LED研究所所追求的目标。高光效意味着光功率高、驱动电压低，但光功率一定程度上受到P层空穴浓度的限制，驱动电压一定程度上受到P层空穴迁移率的限制，注入的空穴浓度增加，发光层空穴和电子的复合效率增加，高光功率增加，P层空穴迁移率增加驱动电压才能降低。

发明内容

有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种提高空穴注入的LED外延生长方法，在多量子阱层生长完成之后，生长一层具有温度两段渐变的掺Mg的InGaN:Mg层结构，既提高了空穴浓度，又提高了空穴迁移率，进而有利于提高量子阱区域的空穴注入水平，降低LED的工作电压，提高LED的发光效率。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

一种提高空穴注入的LED外延生长方法，其特征在于，依次包括：

处理衬底、生长低温GaN成核层、生长高温GaN缓冲层、生长非掺杂的u-GaN层、生长掺杂Si的n-GaN层、生长多量子阱MQW发光层、生长温度两段渐变的掺Mg的InGaN:Mg层、生长P型AlGaN层、生长高温P型GaN层、生长P型GaN接触层、降温冷却，

所述生长温度两段渐变的掺Mg的InGaN:Mg层，进一步为：

向反应腔通入TMIn、TMGa及Cp₂Mg作为MO源，并通入NH₃，生长厚度为20nm-120nm的一层温度两段渐变的掺Mg的InGaN:Mg层，生长过程中，首先将生长温度从温度T1渐变升高到温度T2，再将生长温度从温度T2渐变降低至温度T1，将反应腔压力控制在100Torr-500Torr，

其中，700℃＜T1＜850℃，750℃＜T2＜900℃，且T2＞T1，生长温度从T1渐变升高到T2时与生长温度从T2渐变降低到T1时生长InGaN:Mg层的厚度相同，厚度为10nm-60nm，生长过程中，通入NH₃和TEGa的摩尔量比为300-5000，Mg的摩尔组分为0.3％-1％，In的摩尔组分为1％-10％。

优选地，其中：

所述生长低温GaN成核层，进一步为：

降低温度至500℃-620℃，保持反应腔压力400Torr-650Torr，通入NH₃和TMGa，生长厚度为20nm-40nm的低温GaN成核层，其中，通入NH₃和TMGa的摩尔量比为500-3000。

优选地，其中：

所述生长高温GaN缓冲层，进一步为：

在所述生长低温GaN成核层结束后，停止通入TMGa，进行原位退火处理，将退火温度升高至1000℃-1100℃，退火时间为5min-10min；

退火完成后，将温度调节至900℃-1050℃，生长压力控制为400Torr-650Torr，继续通入TMGa，外延生长厚度为0.2μm-1μm的高温GaN缓冲层，其中，通入NH₃和TMGa的摩尔量比为500-3000。

优选地，其中：

所述生长非掺杂的u-GaN层，进一步为：

升高温度到1050℃-1200℃，保持反应腔压力100Torr-500Torr，通入NH₃和TMGa，持续生长1μm-3μm的非掺杂u-GaN层，其中，通入NH₃和TMGa的摩尔量比为300-3000。

优选地，其中：

所述生长掺杂Si的n-GaN层，进一步为：