一种GaN基发光二极管外延片的生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种GaN基发光二极管外延片的生长方法。
【背景技术】
[0002]LED (Light Emitting D1de，发光二极管)，尤其是GaN基的LED器件，具有体积小、效率高、寿命长等优点，被广泛应用于交通信号灯、全色显示、液晶屏幕背光板、汽车仪表及内装灯等。
[0003]现有的GaN基的LED的外延片主要包括依次生长在衬底上的缓冲层、N型层、多量子阱层、P型层和P型接触层，其中，多量子阱层包括InGaN量子阱层和GaN量子皇层，通常，P型层的生长压力不会高于200torr，这种低压生长方式生长的P型层的晶体质量较差，衬底与外延片之间的晶格失配引起的缺陷密度，以及多量子阱层中的InGaN量子阱层和GaN量子皇层之间的晶格失配引起的缺陷密度，会在P型层中被进一步放大，从而增加了 N P (N型层与P型层)之间的漏电通道，NP层的电流扩展能力变弱，击穿点增加，外延片的抗静电能力比较差，而为了保证LED器件的抗静电能力，通常会将P型层生长到不低于SOnm较厚的厚度，但是，由于P型层具有吸光的特性，不低于80nm厚度的P型层会吸收比较多的光，又会减少芯片的正面出光量，降低器件的发光效率。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，技术方案如下:
[0005]本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，所述生长方法包括:在衬底上依次生长缓冲层、N型层、多量子阱层和P型层，所述P型层采用高压低速生长方式生长，所述P型层的生长压力为400torr?760torr，所述P型层采用三甲基镓TMGa或三乙基镓TEGa生长，所述TMGa的流量低于90sccm，所述TEGa的流量低于2000sccm，且所述P型层的生长厚度范围为1nm?60nmo
[0006]进一步地，所述P型层的生长压力为600torr?700torr。
[0007]优选地，所述P型层的生长压力为700torr。
[0008]进一步地，所述P型层中掺杂有杂质元素，所述杂质元素的掺杂浓度不低于5 X 119Cm 3O
[0009]进一步地，所述TMGa的流量范围为20?45sccm，所述TEGa的流量低于lOOOsccm。
[0010]可选地，所述N型层的生长温度范围为1000°C?1200°C。
[0011]可选地，所述N型层包括N型GaN层和N型电流扩展层。
[0012]进一步地，所述N型GaN层中的掺杂浓度为5 X 11W3,所述N型电流扩展层中的掺杂浓度为2 X 117CnT3。
[0013]可选地，在生长所述P型层之前，先生长P型电子阻挡层，所述P型电子阻挡层为P型AlxGahN层，其中，O < x < 1，在生长所述P型层之后，在所述P型层上生长一层欧姆接触层。
[0014]可选地，所述缓冲层、所述P型电子阻挡层和所述欧姆接触层为一层或多层结构。
[0015]进一步地，所述生长方法还包括:
[0016]在所述欧姆接触层生长结束后，将生长温度调至600°C?900°C，在纯氮气氛围下退火处理10?20分钟，并冷却至室温，结束所述外延片的生长。
[0017]本发明实施例提供的技术方案的有益效果是:
[0018]通过采用高压低速生长方式生长P型层，高压生长使P型层生长得更加致密，低速生长皇晶速度慢，晶体铺设更加均匀，P型层的晶体质量比较好，由晶格失配导致的缺陷密度大幅减少，减少了 NP层之间的漏电通道，NP层的电流扩展能力变好，击穿点变少，外延片的抗静电能力增强，同时，由于外延片的抗静电能力比较强，将P型层生长在1nm?60nm的较薄的厚度范围即可满足要求，厚度较薄的P型层的吸光量会更少，保证了芯片的正面出光量和器件的发光效率。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本发明实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的生长方法的流程图；
[0021]图2是本发明实施例提供的一种GaN基发光二极管外延片的生长方法生长的外延片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0023]实施例一
[0024]本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管外延片的生长方法，参见图1，该方法包括:
[0025]步骤101:在衬底上外延生长缓存层、N型层和多量子阱层。
[0026]其中，衬底为适合氮化镓及其它半导体外延材料生长的材料，例如，氮化镓单晶、蓝宝石、单晶硅、碳化硅单晶等。
[0027]具体地，缓冲层可以为一层或多层(即复合缓冲层)。当缓冲层为复合缓冲层时，其可以包括低温缓冲层和高温缓冲层。作为一种举例，低温缓冲层的组分可以为GaN，厚度为15nm?30nm，优选厚度为20nm ;高温缓冲层的组分可以为高温不掺杂的GaN，厚度为0.8 μ m?2 μ m，优选厚度为1.2 μ m。
[0028]实现时，N型层的生长温度范围可以为1000°C?1200°C，优选为1100°C，N型层可以包括N型GaN层和N型电流扩展层，N型GaN层和N型电流扩展层中均掺杂有杂质元素，例如Si，其中，N型GaN层中的掺杂浓度可以为5X1018cm_3，N型电流扩展层中的掺杂浓度可以为2X 1017cm_3o作为一种举例，N型层的厚度可以在30nm?80nm之间。
[0029]实现时，多量子阱层为超晶格结构，其每个周期可以包括InGaN量子阱层和生长在InGaN量子阱层上的GaN量子皇层，其周期数可以是10?15，优选为12，作为一种举例，在本实施例中，多量子阱层的周期可以为12，每个周期可以包括厚度为3nm的Inci l8Gatl 82N量子阱层和厚度为10.5nm的GaN量子皇层。
[0030]需要说明的是，在生长缓冲层之前，该方法还可以包括:将衬底在氢气气氛里进行退火处理，以清洁衬底表面，退火温度为1040?1180°C，然后进行氮化处理。
[0031]步骤102:在多量子阱层上依次生长P型电子阻挡层、P型层和欧姆接触层。
[0032]其中，P型电子阻挡层和欧姆接触层均可以为一层或多层结构。P型电子阻挡层可以为P型AlxGahN层，其中，O < x < I，作为一种举例，在本实施例中，P型电子阻挡层可以为P型Alai6Gaa84N层，其中也掺杂有杂质元素，例如Mg，掺杂浓度可以是5X 1017cm_3。
[0033]实现时，欧姆接触层为可选层，即在其他实现方式中可以不生长欧姆接触层。当设有欧姆接触层时，欧姆接触层可以采用GaN材料生长，还可以采用InGaN材料生长，还可以在欧姆接触层掺入Mg或者Si，以形成P型欧姆接触层或者N型欧姆接触层，在实际制备LED芯片时，可以在欧姆接触层制作P电极，欧姆接触层主要是为了降低P电极的工作电压，以防止P电极的工作电压过大，而产生过多的热量造成能量的浪费。
[0034]P型层采用高压低速生长方式生长。具体地，P型层的生长压力可以为400tOrr?760torr，优选范围为600torr?700torr，最优值为700torr，P型层可以采用三甲基镓TMGa或三乙基镓TEGa进行生长，其中，TMGa的流量低于90sccm，TEGa的流量低于2000sccm。优选的TMGa的流量范围为20?45sccm，TEGa的流量低于lOOOsccm。实现时，P型层的生长厚度范围可以为1nm?60nm。采用高压低速的生长方式，高压生长可以使P型层更加致密(可以从外延片表面的黑点消失不见等外部形貌情况，断定P型层生长得更加致密)，在低速生长的条件下，P型层的皇晶速度变慢，晶体铺设更加均匀，P型层的晶体质量比较好，由晶格失配导致的缺陷密度大幅减少，减少了 NP层之间的漏电通道，NP层的电流扩展能力变好，击穿点变少，外延片的抗静电能力增强，同时，由于外延片的抗静电能力比较强，将P型层生长在1nm?60nm的较薄的厚度范围即可满足要求，厚度较薄的P型层的吸光量会更少，保证了芯片的正面出光量和器件的发光效率。
[0035]进一步地，P型层可以为掺杂的GaN层，其杂质元素可以是Mg，其中，P型层中的杂质元素的掺杂浓度