CN103700745A - 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 - Google Patents
一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103700745A CN103700745A CN201410001948.9A CN201410001948A CN103700745A CN 103700745 A CN103700745 A CN 103700745A CN 201410001948 A CN201410001948 A CN 201410001948A CN 103700745 A CN103700745 A CN 103700745A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- growth
- gan
- temperature
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 100
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 43
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000005395 radioluminescence Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其生长方法包括以下步骤:通过在高温生长P层GaN层的过程中,分为2层进行生长:高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)。本发明通过在高温P层氮化镓中,Mg掺杂采用非均匀生长,同时在Mg非均匀掺杂生长过程中包含In元素掺杂,该种优化的低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以减少补偿效应,提高载流子浓度,能有效抑制P-GaN位错的形成,提高晶体质量,提高器件的使用寿命;同时,Mg在InGaN材料中的电离能比在GaN中低,可以获得较高的空穴浓度,提高辐射发光效率,从而可以获得高亮度发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及半导体照明技术领域,具体为一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法。
背景技术
发光二极管(LED,Light Emitting Diode)是一种半导体固体发光器件,其利用半导体PN结作为发光材料,可以直接将电转换为光。LED是目前半导体照明领域应用最为广泛的器件,其高效、节能、环保和寿命长、 低功耗等优点,使其在动态显示、工业照明领域有非常好的应用前景。
LED发光效率是衡量LED器件好坏至关重要的指标之一,而提高LED器件的提取效率已经成为提高发光效率的主要因素。伴随着外延生长技术的不断提高,氮化镓基LED的发光效率得到了明显的改善。为了实现高亮度LED器件,需要进一步提高LED的发光效率和器件性能。
在外延层结构中,采用掺杂Mg的PGaN材料作为P型材料,通常PGaN的生长温度要比有源区生长温度高200-400℃,而后面生长PGaN的高温环境对有源层InGaN的破坏较大,使得InGaN相分凝过度,富铟和贫铟区体积增大,辐射复合数量和量子限制效应都减小,导致发光强度大幅下降。
通过在外延结构生长过程中采用优化的非均匀掺杂Mg生长高温PGaN层,该种掺杂生长方法具有载流子浓度高、补偿效应少,可以有效抑制P-GaN位错的形成,提高晶体质量,提高器件的使用寿命。该种优化的Mg非均匀掺杂生长高温PGaN层,包含In元素掺杂,Mg在InGaN材料中的电离能比在GaN中低,说明在InGaN中,相同的Mg掺杂浓度可以获得较高的空穴浓度,提高辐射发光效率,从而可以获得高亮度发光二极管。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,通过在高温P层氮化镓中, Mg掺杂采用非均匀生长,同时在Mg非均匀掺杂生长过程中包含In元素掺杂,该种优化的低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以减少补偿效应,提高载流子浓度,能有效抑制P-GaN位错的形成,提高晶体质量,提高器件的使用寿命,以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其外延结构从下向上的顺序依次为:衬底、低温GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型GaN层、多量子阱结构MQW、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层和P型接触层,其发光二极管外延生长方法包括以下步骤:
步骤一,将衬底在1000-1200℃氢气气氛里进行高温清洁处理5-20min,然后进行氮化处理;
步骤二,将温度下降到500-650℃之间,生长厚度为20-30nm的低温GaN缓冲层,生长压力控制在300-760Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为10-1200;
步骤三,所述低温GaN缓冲层生长结束后,停止通入三甲基镓(TMGa),衬底温度升高至900-1200℃之间,对所述低温GaN缓冲层进行原位热退火处理,退火时间在5-30min,退火之后,将温度调节至1000-1200℃之间,外延生长厚度为0.5-2μm的GaN非掺杂层,生长压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为150-2000;
步骤四,所述GaN非掺杂层生长结束后,生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层,厚度为1.2-4.2μm,生长温度在1000-1200℃之间,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为100-2500;
步骤五,所述N型GaN层生长结束后,生长多量子阱结构MQW,所述多量子阱结构MQW由2-15个周期的InxGa1-xN/GaN (0<x<0.4)多量子阱组成,1个周期的InxGa1-xN/GaN量子阱厚度在2-5nm之间,生长温度为720-920℃,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-5000;
步骤六,所述多量子阱结构MQW生长结束后,生长多量子阱有源层,所述多量子阱有源层生长温度在720-820℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间,所述发光层多量子阱由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成,所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间;所述发光层多量子阱中In的摩尔组分含量是不变的,在10%-50%之间;垒层厚度不变,厚度在10-15nm之间,生长温度在820-920℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间;
步骤七,所述多量子阱有源层生长结束后,生长厚度为10-100nm的低温P型GaN层,生长温度在620-820℃之间,生长时间为5-35min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为300-4800;
步骤八,所述低温P型GaN层生长结束后,生长厚度为10-50nm的P型AlGaN层,生长温度在900-1100℃之间,生长时间为5-15min,压力在50-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为5-800,P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量控制在10%-30%之间;
步骤九,所述P型AlGaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层(Hp-1),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-600之间,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟;
步骤十,所述P型GaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层 (Hp-2),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比在100-500之间,氨气的流量为5至50升每分钟,三甲基镓的摩尔流量为1.16×10-4至7.8×10-3摩尔每分钟,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟。
步骤十一,所述高温P型GaN层生长结束后,生长厚度在5-20nm之间的P型接触层,生长温度在850-1050℃之间,生长时间为1-10min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为1000-4000,氨气的流量为10至40升每分钟;
步骤十二,外延生长结束后,将反应室的温度降至650-800℃之间,采用纯氮气气氛进行退火处理2-15min,然后降至室温;随后,经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量不同,前后两层Mg的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟,Mg流量的比例在1:10之间。
所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量中P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量高于氮化镓层(Hp-1)中的Mg掺杂量。
所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中包含In元素的掺杂生长,其中在PInxGa1-xN层,0<x<40%;Mg与Ga的比例在0-5%之间。
所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2),其厚度在100-600nm之间 。
所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中,该2层的In掺杂量不同,Mg /(Ga+In)的比例在0-3%之间。
所述发光二极管外延生长方法以高纯氢气(H2)或氮气(N2)作为载气,以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源,用硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
本发明放入原理为:Mg在InGaN材料中的电离能比在GaN中低,说明在InGaN中,相同的Mg掺杂浓度可以获得较高的空穴浓度,提高辐射发光效率,从而可以获得高亮度发光二极管;该种优化的低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以减少补偿效应,提高载流子浓度,能有效抑制P-GaN位错的形成,提高晶体质量,提高器件的使用寿命。同时,低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以获得较高的空穴浓度,提高辐射发光效率,从而可以获得高亮度发光二极管。
与已公开技术相比,本发明存在以下优点:本发明通过在高温P层氮化镓中, Mg掺杂采用非均匀生长,同时在Mg非均匀掺杂生长过程中包含In元素掺杂,该种优化的低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以减少补偿效应,提高载流子浓度,能有效抑制P-GaN位错的形成,提高晶体质量,提高器件的使用寿命;同时,Mg在InGaN材料中的电离能比在GaN中低,在InGaN材料中,相同的Mg掺杂浓度可以获得较高的空穴浓度。因此,低In组分条件下的非均匀Mg掺杂的生长方法,可以获得较高的空穴浓度,提高辐射发光效率,从而可以获得高亮度发光二极管。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,包括以下具体步骤:
步骤一,将衬底在1000-1200℃氢气气氛里进行高温清洁处理5-20min,然后进行氮化处理,衬底是适合GaN基半导体外延材料生长的材料,如蓝宝石、GaN和碳化硅(SiC)单晶等;
步骤二,将温度下降到500-650℃之间,生长厚度为20-30nm的低温GaN缓冲层,生长压力控制在300-760Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为10-1200;
步骤三,所述低温GaN缓冲层生长结束后,停止通入三甲基镓(TMGa),衬底温度升高至900-1200℃之间,对所述低温GaN缓冲层进行原位热退火处理,退火时间在5-30min,退火之后,将温度调节至1000-1200℃之间,外延生长厚度为0.5-2μm的GaN非掺杂层,生长压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为150-2000;
步骤四,所述GaN非掺杂层生长结束后,生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层,厚度为1.2-4.2μm,生长温度在1000-1200℃之间,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为100-2500;
步骤五,所述N型GaN层生长结束后,生长多量子阱结构MQW,所述多量子阱结构MQW由2-15个周期的InxGa1-xN/GaN (0<x<0.4)多量子阱组成,1个周期的InxGa1-xN/GaN量子阱厚度在2-5nm之间,生长温度为720-920℃,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-5000;
步骤六,所述多量子阱结构MQW生长结束后,生长多量子阱有源层,所述多量子阱有源层生长温度在720-820℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间,所述发光层多量子阱由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成,所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间;所述发光层多量子阱中In的摩尔组分含量是不变的,在10%-50%之间;垒层厚度不变,厚度在10-15nm之间,生长温度在820-920℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间;
步骤七,所述多量子阱有源层生长结束后,生长厚度为10-100nm的低温P型GaN层,生长温度在620-820℃之间,生长时间为5-35min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为300-4800;
步骤八,所述低温P型GaN层生长结束后,生长厚度为10-50nm的P型AlGaN层,生长温度在900-1100℃之间,生长时间为5-15min,压力在50-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为5-800,P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量控制在10%-30%之间;
步骤九,所述P型AlGaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层(Hp-1),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-600之间,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟;
步骤十,所述P型GaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层 (Hp-2),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比在100-500之间,氨气的流量为5至50升每分钟,三甲基镓的摩尔流量为1.16×10-4至7.8×10-3摩尔每分钟,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟。
步骤十一,所述高温P型GaN层生长结束后,生长厚度在5-20nm之间的P型接触层,生长温度在850-1050℃之间,生长时间为1-10min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为1000-4000,氨气的流量为10至40升每分钟;
步骤十二,外延生长结束后,将反应室的温度降至650-800℃之间,采用纯氮气气氛进行退火处理2-15min,然后降至室温。
随后,经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
本实施例以高纯氢气(H2)或氮气(N2)作为载气,以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源,用硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:其外延结构从下向上的顺序依次为:衬底、低温GaN缓冲层、GaN非掺杂层、N型GaN层、多量子阱结构MQW、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层和P型接触层,其发光二极管外延生长方法包括以下步骤:
步骤一,将衬底在1000-1200℃氢气气氛里进行高温清洁处理5-20min,然后进行氮化处理;
步骤二,将温度下降到500-650℃之间,生长厚度为20-30nm的低温GaN缓冲层,生长压力控制在300-760Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为10-1200;
步骤三,所述低温GaN缓冲层生长结束后,停止通入三甲基镓(TMGa),衬底温度升高至900-1200℃之间,对所述低温GaN缓冲层进行原位热退火处理,退火时间在5-30min,退火之后,将温度调节至1000-1200℃之间,外延生长厚度为0.5-2μm的GaN非掺杂层,生长压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为150-2000;
步骤四,所述GaN非掺杂层生长结束后,生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层,厚度为1.2-4.2μm,生长温度在1000-1200℃之间,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为100-2500;
步骤五,所述N型GaN层生长结束后,生长多量子阱结构MQW,所述多量子阱结构MQW由2-15个周期的InxGa1-xN/GaN (0<x<0.4)多量子阱组成,1个周期的InxGa1-xN/GaN量子阱厚度在2-5nm之间,生长温度为720-920℃,压力在100-600Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-5000;
步骤六,所述多量子阱结构MQW生长结束后,生长多量子阱有源层,所述多量子阱有源层生长温度在720-820℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间,所述发光层多量子阱由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成,所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间;所述发光层多量子阱中In的摩尔组分含量是不变的,在10%-50%之间;垒层厚度不变,厚度在10-15nm之间,生长温度在820-920℃之间,压力在100-500 Torr之间,Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-5000之间;
步骤七,所述多量子阱有源层生长结束后,生长厚度为10-100nm的低温P型GaN层,生长温度在620-820℃之间,生长时间为5-35min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为300-4800;
步骤八,所述低温P型GaN层生长结束后,生长厚度为10-50nm的P型AlGaN层,生长温度在900-1100℃之间,生长时间为5-15min,压力在50-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为5-800,P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量控制在10%-30%之间;
步骤九,所述P型AlGaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层(Hp-1),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为200-600之间,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟;
步骤十,所述P型GaN层生长结束后,生长厚度为100-600nm的高温PInxGa1-xN(0<x<40%)层 (Hp-2),生长温度在700-950℃之间,生长时间为3-15min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比在100-500之间,氨气的流量为5至50升每分钟,三甲基镓的摩尔流量为1.16×10-4至7.8×10-3摩尔每分钟,二茂镁的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟;
步骤十一,所述高温P型GaN层生长结束后,生长厚度在5-20nm之间的P型接触层,生长温度在850-1050℃之间,生长时间为1-10min,压力在100-500Torr之间,Ⅴ/Ⅲ比为1000-4000,氨气的流量为10至40升每分钟;
步骤十二,外延生长结束后,将反应室的温度降至650-800℃之间,采用纯氮气气氛进行退火处理2-15min,然后降至室温;随后,经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
2.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量不同,前后两层Mg的摩尔流量为1.2×10-4至8.76×10-3摩尔每分钟,Mg流量的比例在1:10之间。
3.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量中P层氮化镓层(Hp-2)中的Mg掺杂量高于氮化镓层(Hp-1)中的Mg掺杂量。
4.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中包含In元素的掺杂生长,其中在PInxGa1-xN层,0<x<40%;Mg与Ga的比例在0-5%之间。
5.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2),其厚度在100-600nm之间 。
6.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述高温P层氮化镓层(Hp-1)及高温P层氮化镓层(Hp-2)中,该2层的In掺杂量不同,Mg /(Ga+In)的比例在0-3%之间。
7.根据权利要求1所述的一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法,其特征在于:所述发光二极管外延生长方法以高纯氢气(H2)或氮气(N2)作为载气,以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源,用硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410001948.9A CN103700745B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410001948.9A CN103700745B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103700745A true CN103700745A (zh) | 2014-04-02 |
CN103700745B CN103700745B (zh) | 2016-09-14 |
Family
ID=50362215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410001948.9A Active CN103700745B (zh) | 2014-01-03 | 2014-01-03 | 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103700745B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104157761A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-11-19 | 太原理工大学 | 一种提高光取出率的氮化镓基发光二极管结构及制备方法 |
CN105720139A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-29 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 提高氮化物发光二极管p型掺杂浓度的外延生长方法 |
CN106816502A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种led芯片、led发光基板、显示装置及彩色显示控制方法 |
CN109346583A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-02-15 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
CN113594028A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氮化镓p型掺杂的方法、GaN基PN结的制作方法及其应用 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09162500A (ja) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
JPH09293937A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-11-11 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
US6163038A (en) * | 1997-10-20 | 2000-12-19 | Industrial Technology Research Institute | White light-emitting diode and method of manufacturing the same |
US20050082557A1 (en) * | 2003-10-16 | 2005-04-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nitride-based light emitting device and method of manufacturing the same |
CN102005515A (zh) * | 2009-08-28 | 2011-04-06 | 上海蓝宝光电材料有限公司 | 具有低温中间层的氮化镓系发光二极管 |
CN102867892A (zh) * | 2012-09-06 | 2013-01-09 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 具有In掺杂的低温生长P型GaN外延方法 |
CN102881788A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-16 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种改善GaN基LED量子阱结构提高载子复合效率的外延生长方法 |
CN103022285A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-03 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种提高led亮度的多量子阱层生长方法 |
US20130270516A1 (en) * | 2009-04-07 | 2013-10-17 | Soraa, Inc. | Polarized White Light Devices Using Non-Polar or Semipolar Gallium Containing Materials and Transparent Phosphors |
CN103413879A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-27 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led外延的生长方法以及通过此方法获得的led芯片 |
-
2014
- 2014-01-03 CN CN201410001948.9A patent/CN103700745B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09162500A (ja) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
JPH09293937A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-11-11 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
US6163038A (en) * | 1997-10-20 | 2000-12-19 | Industrial Technology Research Institute | White light-emitting diode and method of manufacturing the same |
US20050082557A1 (en) * | 2003-10-16 | 2005-04-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Nitride-based light emitting device and method of manufacturing the same |
US20130270516A1 (en) * | 2009-04-07 | 2013-10-17 | Soraa, Inc. | Polarized White Light Devices Using Non-Polar or Semipolar Gallium Containing Materials and Transparent Phosphors |
CN102005515A (zh) * | 2009-08-28 | 2011-04-06 | 上海蓝宝光电材料有限公司 | 具有低温中间层的氮化镓系发光二极管 |
CN102867892A (zh) * | 2012-09-06 | 2013-01-09 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 具有In掺杂的低温生长P型GaN外延方法 |
CN102881788A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-16 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种改善GaN基LED量子阱结构提高载子复合效率的外延生长方法 |
CN103022285A (zh) * | 2013-01-10 | 2013-04-03 | 合肥彩虹蓝光科技有限公司 | 一种提高led亮度的多量子阱层生长方法 |
CN103413879A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-27 | 湘能华磊光电股份有限公司 | Led外延的生长方法以及通过此方法获得的led芯片 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104157761A (zh) * | 2014-08-30 | 2014-11-19 | 太原理工大学 | 一种提高光取出率的氮化镓基发光二极管结构及制备方法 |
CN105720139A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-06-29 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 提高氮化物发光二极管p型掺杂浓度的外延生长方法 |
CN105720139B (zh) * | 2016-02-24 | 2017-12-08 | 厦门乾照光电股份有限公司 | 提高氮化物发光二极管p型掺杂浓度的外延生长方法 |
CN106816502A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种led芯片、led发光基板、显示装置及彩色显示控制方法 |
CN106816502B (zh) * | 2017-04-12 | 2019-04-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种led芯片、led发光基板、显示装置及彩色显示控制方法 |
US11430913B2 (en) | 2017-04-12 | 2022-08-30 | Boe Technology Group Co., Ltd. | LED chip, LED light emitting substrate, display device and control method thereof |
CN109346583A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-02-15 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
CN109346583B (zh) * | 2018-08-31 | 2021-04-27 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
CN113594028A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-11-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 氮化镓p型掺杂的方法、GaN基PN结的制作方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103700745B (zh) | 2016-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103824909B (zh) | 一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法 | |
CN103730552B (zh) | 一种提高led发光效率的外延生长方法 | |
CN108461592B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
CN103811601B (zh) | 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法 | |
CN106784210A (zh) | 一种发光二极管的外延片及其制作方法 | |
CN103066174A (zh) | 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法 | |
CN103227251B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法 | |
CN103730557A (zh) | 一种具有新型的p型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法 | |
CN106328771B (zh) | 一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量led外延层的方法 | |
CN103700745B (zh) | 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法 | |
CN102709424A (zh) | 一种提高发光二极管发光效率的方法 | |
CN103560190A (zh) | 阻挡电子泄漏和缺陷延伸的外延生长方法及其结构 | |
CN102769078A (zh) | 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法 | |
CN103400914B (zh) | 一种提高氮化镓基电流扩展的外延结构及其生长方法 | |
CN104576852A (zh) | 一种GaN基LED外延结构的发光量子阱应力调控方法 | |
CN104465898B (zh) | 一种发光二极管外延片的生长方法及发光二极管外延片 | |
CN103247729B (zh) | 一种提高大功率GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法 | |
CN103413877A (zh) | 外延结构量子阱应力释放层的生长方法及其外延结构 | |
CN105869999A (zh) | Led外延生长方法 | |
CN112366256B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
CN103811605A (zh) | 一种有效改善氮化镓基发光二极管的反向漏电的外延生长方法 | |
CN108831978A (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
CN108470805B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
CN103824908A (zh) | 一种提高GaN基LED静电耐受能力的外延生长方法 | |
CN104538519A (zh) | 提高Si衬底LED出光效率的外延结构及制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210303 Address after: Room 110-7, building 3, 290 Xingci 1st Road, Hangzhou Bay New District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315336 Patentee after: Ningbo anxinmei Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 230012 Hefei City, Anhui, New Station Industrial Park Patentee before: HEFEI IRICO EPILIGHT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
TR01 | Transfer of patent right |