[发明专利]一种LED外延结构的生长方法

权利要求书

1.一种LED外延结构的生长方法，其特征在于，包括生长氮化镓中温低压缓冲层和三维结构层的过程，具体是：

步骤2：生长氮化镓中温低压缓冲层；

步骤3：生长三维结构层；

所述三维结构层包括由下至上依次生长的类3D薄层、3D厚层和3D愈合层。

2.根据权利要求1所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤2具体是：将反应室温度控制在700～900℃、压力控制在100～200mbar、通入流量为20～50L/min的氨气以及通入流量为30～120sccm的三甲基镓，在蓝宝石衬底上生长厚度为10～30nm的氮化镓中温低压缓冲层。

3.根据权利要求2所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤3：生长三维结构层，包括以下步骤：

步骤3.1：生长类3D薄层，具体是，将反应室温度控制在1010～1030℃、压力控制在150～300mbar、通入流量为20～70L/min的氨气以及通入流量为100～200sccm的三甲基镓，生长0.1～0.4μm的类3D薄层；

步骤3.2：生长3D厚层，具体是，将反应室温度升至1040～1060℃、压力不变、通入流量为20～70L/min的氨气、通入流量为200～400sccm的三甲基镓以及通入流量为5～30sccm的硅烷，生长0.8～1.5μm的3D厚层，其中，Si的掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁸atom/cm³；

步骤3.3：生长3D愈合层，具体是，将反应室温度升至1070～1090℃、压力不变、通入流量为20～70L/min的氨气以及通入流量为400～600sccm的三甲基镓，生长0.5～1.5μm的3D愈合层。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，采用金属化学气相沉积法MOCVD在基底上生长LED外延结构，采用高纯氢气和/或高纯氮气作为载气、高纯氨气作为氮源、三甲基镓和/或三乙基镓作为镓源、三甲基铟作为铟源、硅烷作为N型掺杂剂、三甲基铝作为铝源以及二茂镁作为P型掺杂剂；

在所述步骤2之前还设置有步骤1，在所述步骤3之后设置有步骤4、步骤5、步骤6、步骤7、步骤8和步骤9，各步骤如下：

步骤1：处理蓝宝石基底；

步骤4：在三维结构层上生长1～3μm不掺杂的氮化镓层；

步骤5：生长1-2μm掺杂硅的N型氮化镓层；

步骤6：生长多量子阱发光层；

步骤7：生长掺杂Al和Mg的P型氮化铝镓电子阻挡层；

步骤8：生长掺杂镁的P型氮化镓层；

步骤9：在温度为750～800℃，压力为500～800mbar的条件下，炉内退火25～30min，降温冷却。

5.根据权利要求4所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤1具体是：控制反应室温度在1000～1020℃、压力在100～150mbar以及通入流量为50～200L/min的氢气条件下，处理蓝宝石基底5～10min。

6.根据权利要求5所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤4具体是：控制反应室温度在1100～1120℃、压力在150～300mbar、通入流量30～80L/min的氨气以及通入流量为600～1000sccm的三甲基镓，持续生长1～3μm不掺杂的氮化镓层。

7.根据权利要求6所述的LED外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤5具体是：控制反应室温度在1100～1120℃、压力在200～500mbar、通入流量30～80L/min的氨气、通入流量为600～1000sccm的三甲基镓以及通入流量为30～200sccm的硅烷，持续生长1～2μm掺杂硅的N型氮化镓，其中，Si的掺杂浓度为8×10¹⁸～2×10¹⁹atom/cm³。