一种提升led光效的外延生长方法_2

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mbar之间。具体生长方式如下:
[0030] 一种提升L抓光效的外延生长方法,依次包括:处理衬底、生长低溫缓冲层GaN、生 长不渗杂GaN层、生长渗杂Si的N型GaN层、交替生长渗杂In的InxGa(i-x)N/GaN发光层、生长电 子阻挡层、生长渗杂Mg的P型GaN层,降溫冷却,
[0031] 处理衬底,进一步为:在1000。01100。(:的出气氛下,通入10化/111111-13017111111的出, 保持反应腔压力lOOmbar-SOOmbar,处理蓝宝石衬底8min-10min。
[0032] 生长低溫缓冲层GaN,进一步为:降溫至500°C-600°C,保持反应腔压力300mbar- GOOmbar,通入流量为 10000 3。。111-200003。。1]1的畑3、503。。111-1003。。1]1的了16日、1001/111;[]1- 13化/min的此、在蓝宝石衬底上生长厚度为20nm-40nm的低溫缓冲层GaN;升高溫度至1000 °C-1100°C,保持反应腔压力 300mbar-600mbar,通入流量为 30000sccm-40000sccm 的畑3、 10化/min-130L/min的出、保持溫度稳定持续300S-500S,将低溫缓冲层GaN腐蚀成不规则小 岛。
[0033] 生长不渗杂GaN层,进一步为:升高溫度到1000°C-120(rC,保持反应腔压力 SOOmbar-GOOmbar,通入流量为30000 3。。111-4000〇3。。1]1的畑3、20〇3。。111-40〇3。。1]1的了16日、 100L/min-130L/min的出、持续生长2皿-4皿的不渗杂GaN层。
[0034]生长渗杂Si的N型GaN层,进一步为:保持反应腔压力、溫度不变,通入流量为 30000sccm-60000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、20sccm- 50sccm的SiH4,持续生长3皿-4皿渗杂Si的N型GaN,Si渗杂浓度祀18atoms/cm3-化19atoms/ cm3;保持反应腔压力、溫度不变,通入流量为30000sccm-60000sccm的畑3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min的出、2sccm-10sccm的SiH4,持续生长200μm-400μm渗杂Si的N型 GaN,Si渗杂浓度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0(X3日]交替生长渗杂In的InxGa(i-x)N/GaN发光层,进一步为:保持反应腔压力300mbar- 400mbar、溫度 70(TC-75(rC,通入流量为 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min 的化,生长渗杂 In 的 2.5nm-3.5nm 的 InxGa(i-x)N层,X = 0.20-0.25,发光波长450nm-455nm;接着升高溫度至750 °C -850 °C,保持反 应腔压力 SOOmbar-AOOmbar,通入流量为 50000sccm-70000sccm 的畑3、2〇3。畑1-10〇3。畑1的 TMGa、100L/min-130L/min 的化,生长 8nm-15nm 的 GaN 层;重复IrixGa(i-x)N 的生长,然后重复 GaN的生长,交替生长InxGa(i-x)N/GaN发光层,控制周期数为7-15个。
[0036] 生长电子阻挡层,为生长pAlGaN/pGaN/pInGaN超晶格层,进一步为:保持反应腔压 力 2〇Ombar-4〇Ombar、溫度 9〇0。〇95〇。(:,通入流量为 50000sccm-70000sccm 的 NH3、3〇sccm- 60sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、100sccm-130sccm 的 TMA1、lOOOsccm-lSOOsccm 的 Cp2Mg,生长化m-5nm的pAlGaN,Al渗杂浓度lE20atoms/cm3-3E20atoms/cm 3,Mg渗杂浓度 lE19atoms/cm^-lE20atoms/cm^ ;
[0037] 保持反应腔压力 200mbar-400mbar、溫度 900°C-950°C,通入流量为 50000sccm- 700003。。111的畑3、303。畑1-603。。1]1的了16日、1001/111;[]1-13化/111;[]1的此、10003。。111-18003。。1]1的 CpsMg,生长 2nm-5nm 的 pGaN,Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3;
[0038] 保持反应腔压力 200mbar-400mbar、溫度 900°C-950°C,通入流量为 50000sccm- 700003。。111的畑3、303。畑1-603。。1]1的了16日、1001/111;[]1-13化/111;[]1的此、10003。。111-15003。。1]1的 TMIn、lOOOsccm-lSOOsccm的CpsMg,生长化m-5nm的pInGaN,In渗杂浓度lE19atoms/cm 3- 祀 19atoms/cm3,Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3;
[0039] 周期性生长pAlGaN层、pGaN层和pInGaN层,周期数为4-8,生长pAlGaN层、pGaN层和 pInGaN层的顺序可置换。
[0040] 生长渗Mg的P型GaN层,进一步为:保持反应腔压力400mbar-900mbar、溫度950°c- ΙΟΟΟΓ,通入流量为 50000sccm-70000sccm 的 NH3、20sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/ min的出、1000sccm-3000sccm的Cp2Mg,持续生长50nm-200nm的渗Mg的P型GaN层,Mg渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0041 ] 降溫冷却,进一步为:降溫至650°C-68(rC,保溫20min-30min,接着关闭加热系统、 关闭给气系统,随炉冷却。
[0042] 对比实施例1
[0043] 对比实施例1提供的传统L邸外延层的生长方法为(外延层结构参见图2):
[0044] 1、在1000°C-1100°C的此气氛下,通入100L/min-130L/min的此,保持反应腔压力 lOOmbar-SOOmbar,处理蓝宝石衬底 8min-10min。
[0045] 2、降溫至500-600°C下,保持反应腔压力SOOmbar-GOOmbar,通入流量为 10000sccm-20000sccm 的 NH3、50sccm-100sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、在蓝宝石衬 底上生长厚度为20nm-40皿的低溫缓冲层GaN。升高溫度至1000°C-110(rC,保持反应腔压力 300mbar-600mbar,通入流量为 30000sccm-40000sccm 的 NH3、100L/min-130L/min 的此、保持 溫度稳定持续300S-500S,将低溫缓冲层GaN腐蚀成不规则小岛。
[0046] 3、升高溫度到1000°C-1200°C,保持反应腔压力300mbar-600mbar,通入流量为 30000sccm-40000sccm 的 NH3、200sccm-400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的出、持续生长 2 皿-4皿的不渗杂GaN层。
[0047] 4、保持反应腔压力、溫度不变,通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm- 400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、20sccm-50sccm 的 SiH4,持续生长 3μπι-4 皿渗杂 Si 的N型GaN,Si渗杂浓度祀18atoms/cm3-化19atoms/cm3αE19代表10的19次方,也就是10l 9, 祀18代表5 X 1〇18, W下表示方式W此类推)。
[004引 5、保持反应腔压力、溫度不变,通入流量为30000sccm-60000sccm的NH3、200sccm- 400sccm 的 TMGa、100L/min-130L/min 的此、2sccm-10sccm 的 SiH4,持续生长200nm-400nm 渗杂 Si 的 N型GaN,Si渗杂浓度祀17atoms/cm3-lE18atoms/cm3。
[0049] 6、保持反应腔压力300mbar-400mbar、溫度700°C-750°C,通入流量为50000sccm- TOOOOsccm 的 NH3、20sccm-40sccm 的 TMGa、1500sccm-2000sccm 的 TMIn、100L/min-130L/min 的 N2,生长渗杂In的2.5nm-3.5nm 的 InxGa(i-x)N层,x = 0.20-0.25,发光波长450nm-455nm;接 着升高溫度至750°C-850°C,保持反应腔压力300mbar-400mbar,通入流量为50000sccm- 70000sccm的NH3、20sccm-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的N2,生长8nm-15nm的GaN层; 重复InxGa(i-x)N的生长,然后重复GaN的生长,交替生长InxGa(i-x)N/GaN发光层,控制周期数 为7-15个。
[00加 ]7、保持反应腔压力2001116日尸4001116日'、溫度900。(:-950。(:,通入流量为500003(3(3111- 700003。。111的畑3、303。。111-603。。1]1的了16日、10化/111;[]1-1301/111;[]1的出、1003。。111-1303。。1]1的 TMAl、1000sccm-1800sccm的 Cp2Mg,持续生长50nm-100nm 的 P型 AlGaN 层,A1 渗杂浓度 化20atoms/cm3-3E20atoms/cm3,Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-lE20atoms/cm3。
[0051] 8、保持反应腔压力4001116日尸9001116日'、溫度950。(:-1000。(:,通入流量为500003。畑1- 700003。畑1的畑3、203。畑1-1003。畑1的了16日、10化/111;[]1-1301/111;[]1的此、10003。畑1-30003。畑1的 Cp2Mg,持续生长50nm-200nm的渗 Mg 的 P 型GaN 层,Mg 渗杂浓度 lE19atoms/cm3-化 20atoms/ cm]。
[0化2] 9、最后降溫至650。(:-680。(:,保溫2〇111
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