专利名称：一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法。
背景技术：
以GaN为代表的新一代半导体材料以其宽直接带隙(Eg = 3.4eV)、高热导率、高硬度、高化学稳定性、低介电常数、抗辐射等特点获得了人们的广泛关注，在固态照明、固体激光器、光信息存储、紫外探测器等领域都有巨大的应用潜力。按中国2002年的用电情况计算，如果采用固态照明替代传统光源，一年可以省下三峡水电站的发电量，有着巨大的经济、环境和社会效益。在光信息存储方面，以GaN为基础的固体蓝光激光器可大幅度提高光存储密度。LED (Light Emitting Diode)被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。而GaN及其合金基LED由于其显著的优点而被寄予厚望，并且，高亮度InGaN/GaN量子阱结构LEDs已经商品化。对于GaN基LED来讲，P-GaN的特性仍然很大程度上限制了芯片效率的提高。由于P-GaN采用Mg作为掺杂剂，而Mg具有记忆效应，因此在P-GaN生长初期Mg浓度很难提高，而P-GaN初始层Mg浓度对于亮度等特性有很大影响。Mg记忆效应的来源主要是Mg与氨气反应并且在反应室侧壁和上盖的沉积。当反应室的设置温度比较高时，反应室Mg源不易沉积到衬底上,这样P-GaN初始层的Mg浓度就会偏低；而当反应室设置温度比较低时，反应室Mg源沉积到衬底上的量会增加，但是由于低温下Mg源与氨气的反应更难饱和，因此记忆效应持续时间会越长。本发明即考虑如何提高P-GaN初始层Mg的浓度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高LED中的P型GaN初始层Mg浓度的方法，以克服现有技术中P型GaN层生长初期Mg浓度难以提高从而大大影响LED的亮度的缺陷。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤:1)在LED生长量子阱完成后向反应室通入Mg源,使所述Mg源与所述反应室中的NH3在第一温度下反应以减弱所述Mg源在所述反应室中中的记忆效应；2)在第二温度下生长P型GaN层的步骤；以及3)在第三温度下生长P型GaN层的步骤。在本发明的的制备方法中，所述Mg源的浓度流量为0.1 1.0umole/min。在本发明的的制备方法中，所述第一温度的范围为700 1100°C。所述第二温度的范围为700 950°C。所述第三温度的范围为850 1100°C。如上所述，本发明的的制备方法相对于传统技术增加了高温下预流Mg的步骤，在生长P型GaN层之前先通入Mg源，使Mg与NH3提前反应以减弱Mg的记忆效应，经由本发明制备方法所制得的LED中P型GaN层的Mg的浓度相比于传统工艺有较大的提高，从而也有效地的提高了 GaN基LED的亮度。本发明的制备方法工艺简单，适用于大规模的工业生产。
图1显示为本发明的制备方法流程图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本发明提供一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤:首先进行步骤I)，在LED生长量子阱完成后向反应室通入Mg源，使所述Mg源与所述反应室中的NH3在第一温度下反应以减弱所述Mg源中的Mg离子的记忆效应11，具体地，采用(CH3)3In为In源，(CH3)3Ga为Ga源，NH3为N源，在700 1000°C采用金属有机化合物化学气相淀积法生长InGaN/GaN量子阱，在所述InGaN/GaN量子阱生长完成后，不对反应室进行降温，而直接向所述反应室通入Mg源，以使所述Mg源与所述反应室内的所述NH3在700 1100°C下提前反应，以减弱所述Mg源中的Mg离子的记忆效应，在本实施例中，通入Mg源浓度流量为0.1 1.0umole/min,所述Mg源可为Mg单质，当然，也可以为Mg(C5H5)2 (二茂镁)等。然后进行步骤2)，在第二温度下生长P型GaN层12，具体地，以(CH3) 3Ga为Ga源，NH3为N源，Mg(C5H5)2( 二茂镁)作为P型掺杂剂，在700 950°C下采用金属有机化合物化学气相淀积法在所述的InGaN/GaN量子阱上生长低温P型GaN层。最后进行步骤3)，在第三温度下生长P型GaN层13，具体的实施过程为，以(CH3)3Ga为Ga源，NH3为N源，Mg (C5H5) 2 (二茂镁)作为P型掺杂剂，在850 1100°C下采用金属有机化合物化学气相淀积法在所述的低温P型GaN层上生长高温P型GaN层。综上所述，本发明应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法相对于传统技术增加了高温下预流Mg的步骤，在生长P型GaN层之前先通入Mg源，使Mg与NH3提前反应以减弱Mg的记忆效应，经由本发明制备方法所制得的LED中P型GaN层的Mg的浓度相比于传统工艺所有较大的提高，从而也有效地的提高了 GaN基LED的亮度。本发明的制备方法工艺简单，适用于大规模的工业生产。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤: 1)在LED生长量子阱完成后向反应室通入Mg源，使所述Mg源与所述反应室中的NH3在第一温度下反应以减弱所述Mg源在所述反应室中的记忆效应； 2)在第二温度下生长P型GaN层的步骤；以及 3)在第三温度下生长P型GaN层的步骤。
2.根据权利要求1所述的应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于:所述Mg源的浓度流量为0.1 1.0umole/min。
3.根据权利要求1所述的应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于:所述第一温度的范围为700 1100°C。
4.根据权利要求1所述的应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于:所述步骤2)中，所述第二温度的范围为700 950°C。
5.根据权利要求1所述的应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中，所述第三温度的范围为850 1100°C。
全文摘要
本发明提供一种应用于LED中的P型GaN初始层的制备方法，所述的制备方法相对于传统技术增加了高温下预流Mg的步骤，在生长P型GaN层之前先通入Mg源，使Mg与NH3提前反应以减弱Mg的记忆效应，经由本发明制备方法所制得的LED中P型GaN层的Mg的浓度相比于传统工艺有较大的提高，从而也有效地的提高了GaN基LED的亮度。本发明的制备方法工艺简单，适用于大规模的工业生产。
文档编号H01L33/30GK103178166SQ20111043591
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者周健华, 邢志刚, 陈耀, 彭昀鹏, 潘尧波, 郝茂盛 申请人:上海蓝光科技有限公司