Led外延接觸層生長方法
【專利摘要】本申請公開了一種LED外延接觸層生長方法，依次包括：處理襯底、生長低溫GaN成核層、生長高溫GaN緩沖層、生長非摻雜的u?GaN層、生長摻雜Si的n?GaN層、生長多量子阱MQW發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長高溫P型GaN層、生長摻雜Si的AlGaN接觸層、降溫冷卻。在生長摻雜Mg的P型GaN層后引入摻雜Si的AlGaN接觸層的生長，即在LED外延最后的接觸層設計AlGaN：Si結構，能夠很好的匹配ZnO:Al(AZO)透明導電薄膜電流擴展層，以降低接觸電阻，從而能夠降低LED芯片的工作電壓。
【專利說明】
LED外延接觸層生長方法
技術領域
[0001] 本申請涉及LED外延設計應用技術領域，具體地說，涉及一種匹配ΑΖ0薄膜電流擴 展層的LED外延接觸層生長方法。
【背景技術】
[0002] 目前LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）是一種固體照明，體積小、耗電量 低使用壽命長高亮度、環(huán)保、堅固耐用等優(yōu)點受到廣大消費者認可，國內生產(chǎn)LED的規(guī)模也 在逐步擴大。
[0003] 隨著半導體、計算機、太陽能等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一種新的功能材料---透明導電氧 化物薄膜(transparent conducting oxide,簡稱TC0薄膜)隨之產(chǎn)生、發(fā)展起來。這類薄膜 具有禁帶寬、可見光譜區(qū)光透射率高和電阻率低等光電特性，在半導體光電器件領域、太陽 能電池、平面顯示、特殊功能窗口涂層等方面具有廣闊的應用前景。其中制備技術最成熟、 應用最廣泛的當屬Ιη 203基（In203:Sn，簡稱ΙΤ0)薄膜。但是，由于ΙΤ0薄膜中Ιη 203價格昂貴， 從而導致生產(chǎn)成本很高;而且，In材料有毒，在制備和應用過程中對人體有害;另外，Sn和In 的原子量較大，成膜過程中容易滲入到襯底內部，毒化襯底材料，尤其在液晶顯示器件中污 染現(xiàn)象嚴重。而Ζη0:Α1(簡稱ΑΖ0)透明導電薄膜中的Zn源價格便宜、來源豐富、無毒，并且在 氫等離子體中穩(wěn)定性要優(yōu)于ΙΤ0薄膜，同時具有可與ΙΤ0薄膜相比擬的光電特性。所以，ΑΖ0 薄膜取代ΙΤ0薄膜在發(fā)展上具有一定的優(yōu)越性。
[0004] 目前市場上應用在LED芯片上用作電流擴展層的是IT0(In203:Sn)透明導電薄膜， 所以相應的LED外延接觸層主要設計用于匹配ΙΤ0材料，一般用GaN材料。而如果在芯片上面 應用ΑΖ0透明導電薄膜做擴展層，為降低接觸電阻，外延接觸層急需改變。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種LED外延接觸層生長方法，在 生長摻雜Mg的P型GaN層后引入摻雜Si的AlGaN接觸層的生長，即在LED外延最后的接觸層設 計AlGaN: Si結構，能夠很好的匹配ZnO: Al (ΑΖ0)透明導電薄膜電流擴展層，以降低接觸電 阻，從而能夠降低LED芯片的工作電壓。
[0006] 為了解決上述技術問題，本申請有如下技術方案：
[0007] -種LED外延接觸層生長方法，其特征在于，依次包括：
[0008] 處理襯底、生長低溫GaN成核層、生長高溫GaN緩沖層、生長非摻雜的u-GaN層、生長 摻雜Si的η-GaN層、生長多量子阱MQW發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長高溫P型GaN層、生長摻 雜Si的AlGaN接觸層、降溫冷卻，
[0009] 所述生長摻雜Si的AlGaN接觸層，進一步為：
[0010] 保持生長溫度為850°C_1050°C，將生長壓力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、 TMA1以及SiH4作為M0源，并通入NH3，生長厚度為5nm-20nm的摻雜Si的AlGaN接觸層，
[0011] 其中，通入NH3和TEGa的摩爾量比為1000-5000，A1的組分控制在3%-30%，Si摻雜 濃度為 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0012] 優(yōu)選地，其中：
[0013] 所述處理襯底，進一步為：
[0014] 將藍寶石襯底在出氣氛里進行退火，清潔襯底表面，溫度為1050 °C_1150 °C。
[0015] 優(yōu)選地，其中：
[0016]所述生長低溫GaN成核層，進一步為：
[0017] 降低溫度至500°C-620°C，保持反應腔壓力400Torr-650Torr，通入NH3和TMGa，生 長厚度為20nm-40nm的低溫GaN成核層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為500-3000。
[0018] 優(yōu)選地，其中：
[0019]所述生長高溫GaN緩沖層，進一步為：
[0020] 在所述生長低溫GaN成核層結束后，停止通入TMGa，進行原位退火處理，將退火溫 度升高至1000°C-1100°C，退火時間為5min-10min;
[0021] 退火完成后，將溫度調節(jié)至900°C-1050°C，生長壓力控制為400Torr-650Torr，繼 續(xù)通入TMGa，外延生長厚度為0.2μπι-1μπι的高溫GaN緩沖層，其中，通入NH 3和TMGa的摩爾量 比為 500-3000。
[0022] 優(yōu)選地，其中：
[0023]所述生長非摻雜的u-GaN層，進一步為：
[0024] 升高溫度到1050°C_1200°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa， 持續(xù)生長1μL?-3μπι的非摻雜U-GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為300-3000。
[0025] 優(yōu)選地，其中：
[0026] 所述生長摻雜Si的η-GaN層，進一步為：
[0027] 保持反應腔溫度為1050°C-1200°C，保持反應腔壓力為100Torr-600Torr，通入 NH3、TMGa和SiH4,持續(xù)生長厚度為2μπι-4μπι的摻雜Si的η-GaN層，其中，Si摻雜濃度 5E18atoms/cm 3-2E19atoms/cm3,通入 NH3 和 TMGa 的摩爾量比為 300-3000。
[0028] 優(yōu)選地，其中：
[0029]所述生長多量子阱MQW發(fā)光層，進一步為：
[0030] 通入TEGa、TMIn和SiH4作為M0源，生長5-15個周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇結構組 成，進一步為：
[0031] 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、溫度700°c-800°c，生長摻雜In的厚度為2nm-5nm的InyGa(i- y)N量子阱層，y = 0 · 1-0 · 3，通入順3和TEGa的摩爾量比為300-5000;
[0032] 接著升高溫度至800°C_950°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，生長厚度為 8nm-15nm的GaN皇層，其中，通入NH3和TEGa的摩爾量比為300-5000, Si摻雜濃度為 7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm3，
[0033] 重復InyGa(1-y)N量子阱層的生長，然后重復GaN皇層的生長，交替生長In xGa(1-X)N/ GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為5-15個。
[0034] 優(yōu)選地，其中：
[0035] 所述生長P型AlGaN層，進一步為：
[0036]保持反應腔壓力20Torr-200Torr、溫度900 °C -1100 °C，通入TMA1、TMGa和Cp2Mg作 為M0源，持續(xù)生長厚度為50nm-200nm的P型AlGaN層，生長時間為3min-10min，其中，通入NH3 和TMGa的摩爾量比為1000-20000，A1的摩爾組分為10%-30%，Mg摻雜濃度lE18atoms/cm3- lE21atoms/cm3〇
[0037] 優(yōu)選地，其中：
[0038] 所述生長高溫P型GaN層，進一步為：
[0039] 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、生長溫度為850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg 作為M0源，持續(xù)生長厚度為100nm-800nm的摻Mg的P型GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量 比為300-5000，Mg 慘雜濃度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0040] 優(yōu)選地，其中：
[0041] 所述降溫冷卻，進一步為：
[0042] 外延生長結束后，將反應室的溫度降低至650°C-800°C，采用純吣氛圍進行退火處 理5min-10min，然后將至室溫，結束生長。
[0043] 與現(xiàn)有技術相比，本申請所述的方法，達到了如下效果：
[0044] 本發(fā)明LED外延接觸層生長方法，與傳統(tǒng)方法相比，在生長摻雜Mg的P型GaN層完成 之后引入摻雜Si的AlGaN接觸層的生長，利用摻雜Si的AlGaN接觸層取代傳統(tǒng)的摻雜Mg的 GaN接觸層，AlGaN接觸層與GaN接觸層相比，與ΑΖ0薄膜材料的勢皇高度差更低，同時在 AlGaN接觸層重摻雜Si能讓半導體耗盡區(qū)變窄，使載流子有更多機會隧穿，以匹配Ζη0:Α1 (ΑΖ0)透明導電薄膜電流擴展層，來降低接觸電阻，從而降低LED芯片的工作電壓。
【附圖說明】
[0045] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：
[0046] 圖1為本發(fā)明LED外延接觸層生長方法的流程圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明中LED外延層的結構示意圖；
[0048] 圖3為對比實施例中LED外延層的結構示意圖；
[0049] 圖4為樣品1、樣品2和樣品3的芯片電壓分布圖；
[0050] 圖5為樣品1、樣品2和樣品3的芯片亮度分布圖；
[0051 ] 其中，1、摻雜Si的AlGaN接觸層，2、高溫P型GaN層，3、P型AlGaN層，4、多量子阱MQW 發(fā)光層，5、n-GaN層，6、u-GaN層，7、GaN緩沖層(包括低溫成核層和高溫緩沖層），8、基板，9、 Mg: GaN接觸層。
【具體實施方式】
[0052]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應 可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名 稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在通 篇說明書及權利要求當中所提及的"包含"為一開放式用語，故應解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述 技術問題，基本達到所述技術效果。此外，"耦接"一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接 手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦 接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書 后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的， 并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0053] 實施例1
[0054] 本發(fā)明運用VEECO M0CVD來生長高亮度GaN基LED外延片。采用高純H2或高純N2或高 純出和高純N2的混合氣體作為載氣，高純NH3作為對原，金屬有機源三甲基鎵(TMGa)，金屬有 機源三乙基鎵(TEGa)，三甲基銦（TMIn)作為銦源，三甲基鋁（TMA1)作為鋁源，N型摻雜劑為 硅烷（SiH4)，P型摻雜劑為二茂鎂(CP 2Mg)，襯底為（001)面藍寶石，反應壓力在lOOTorr到 lOOOTorr之間。具體生長方式如下(外延結構參見圖2):
[0055] -種LED外延接觸層生長方法，參見圖1，其特征在于，依次包括:處理襯底、生長低 溫GaN成核層、生長高溫GaN緩沖層、生長非摻雜的u-GaN層、生長摻雜Si的η-GaN層、生長多 量子阱MQW發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長摻雜Mg的P型GaN層、生長摻雜Si的AlGaN接觸層、 降溫冷卻，
[0056]所述生長摻雜Si的AlGaN接觸層，進一步為：
[0057] 保持生長溫度為850°C_1050°C，將生長壓力控制在100Torr-500Torr，通入TMGa、 TMA1以及SiH4作為M0源，并通入NH3，生長厚度為5nm-20nm的摻雜Si的AlGaN接觸層，
[0058] 其中，通入NH3和TEGa的摩爾量比為1000-5000，A1的組分控制在3%-30%，Si摻雜 濃度為 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0059] 本發(fā)明的LED外延接觸層生長方法，在生長摻雜Mg的P型GaN層完成之后引入摻雜 S i的A1 GaN接觸層的生長，利用摻雜S i的A1 GaN接觸層取代傳統(tǒng)的摻雜Mg的GaN接觸層， AlGaN接觸層與GaN接觸層相比，與ΑΖ0薄膜材料的勢皇高度差更低，同時在AlGaN接觸層重 摻雜Si能讓半導體耗盡區(qū)變窄，使載流子有更多機會隧穿，以匹配Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明導電薄 膜電流擴展層，來降低接觸電阻，從而降低LED芯片的工作電壓。
[0060] 實施例2
[0061] 以下提供本發(fā)明的LED外延接觸層生長方法的應用實施例，其外延結構參見圖2， 生長方法參見圖1。運用VEECO M0CVD來生長高亮度GaN基LED外延片。采用高純H2或高純N2或 高純H 2和高純犯的混合氣體作為載氣，高純NH3作為對原，金屬有機源三甲基鎵(TMGa)，金屬 有機源三乙基鎵(TEGa)，三甲基銦（TMIn)作為銦源，三甲基鋁（TMA1)作為鋁源，N型摻雜劑 為硅烷(SiH4)，P型摻雜劑為二茂鎂(CP 2Mg)，襯底為(001)面藍寶石，反應壓力在lOOTorr到 lOOOTorr之間。具體生長方式如下：
[0062] 步驟101、處理襯底：
[0063] 將藍寶石襯底在出氣氛里進行退火，清潔襯底表面，溫度為1050°C_1150°C。
[0064] 步驟102、生長生長低溫GaN成核層：
[0065] 降低溫度至500°C-620°C，保持反應腔壓力400Torr-650Torr，通入NH3、和TMGa，生 長厚度為20nm-40nm的低溫GaN成核層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為500-3000,即V/ ΙΠ 摩爾比為500-3000。
[0066] 步驟103、生長生長高溫GaN緩沖層：
[0067] 在所述生長低溫GaN成核層結束后，停止通入TMGa，進行原位退火處理，將退火溫 度升高至1000°C-1100°C，退火時間為5min-10min;
[0068] 退火完成后，將溫度調節(jié)至900°C-1050°C，生長壓力控制為400Torr-650Torr，繼 續(xù)通入TMGa，外延生長厚度為Ο . 2μπι-1μπι的高溫GaN緩沖層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量 比為 500-3000，即 V/m摩爾比為 500-3000。
[0069] 步驟104、生長非摻雜的u-GaN層：
[0070] 升高溫度到1050Γ-1200Γ，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa， 持續(xù)生長1μπι-3μπι的非摻雜u-GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為300-3000,即V/m 摩爾比為300-3000。
[0071] 步驟105、生長生長摻雜Si的η-GaN層：
[0072] 保持反應腔溫度為1050°C-1200°C，保持反應腔壓力為100Torr-600Torr，通入 NH3、TMGa和SiH4,持續(xù)生長厚度為2μπι-4μπι的摻雜Si的η-GaN層，其中，Si摻雜濃度 5E18atoms/cm 3-2E19atoms/cm3,通入 NH3 和 TMGa 的摩爾量比為 300-3000，即 V/m 摩爾比為 300-3000。（其中，5E18代表5乘以10的18次方也就是5*1019,以此類推，atoms/cm 3為摻雜濃 度單位，下同）
[0073] 步驟106、生長多量子阱MQW發(fā)光層：
[0074] 通入TEGa、TMIn和SiH4作為M0源，生長5-15個周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇結構組 成，進一步為：
[0075] 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、溫度700°C-800°C，生長摻雜In的厚度為2nm-5nm的InyGa(i- y)N量子阱層，y = 0 · 1-0 · 3，通入NH3和TMGa的摩爾量比為300-5000;
[0076] 接著升高溫度至800°C_950°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，生長厚度為 8nm-15nm的GaN皇層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為300-5000,即V/m摩爾比為300-5000，Si 慘雜濃度為 7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm3，
[0077] 重復InyGa(1-y)N量子阱層的生長，然后重復GaN皇層的生長，交替生長In xGa(1-X)N/ GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為5-15個。
[0078] 步驟107、生長P型AlGaN層：
[0079] 保持反應腔壓力20Torr-200Torr、溫度900 °C -1100 °C，通入TMA1、TMGa和Cp2Mg作 為M0源，持續(xù)生長厚度為50nm-200nm的P型AlGaN層，生長時間為3min-10min，其中，通入NH 3 和TMGa的摩爾量比為1000-20000,即V/m摩爾比為1000-20000，A1的摩爾組分為10 %-30%，Mg慘雜濃度lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。
[0080] 步驟108、生長摻雜Mg的P型GaN層：
[0081 ] 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、生長溫度為850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg 作為M0源，持續(xù)生長厚度為100nm-800nm的摻Mg的P型GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量 比為 300-5000，即 V/m摩爾比為 300-5000，Mg 摻雜濃度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。 [0082] 步驟109、生長摻雜Si的AlGaN接觸層：
[0083] 保持生長溫度為850°C-1050°C，將生長壓力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、 TMA1以及SiH4作為M0源，并通入NH3，生長厚度為5nm-20nm的摻雜Si的AlGaN接觸層，
[0084] 其中，通入冊3和TEGa的摩爾量比為1000-5000,即V/m摩爾比為1000-5000，A1的 組分控制在3%-30%，5;[慘雜濃度為]^19&1:〇1118/〇113-]^21&1:〇1118/〇11 3〇
[0085] 步驟110、降溫冷卻：
[0086] 外延生長結束后，將反應室的溫度降低至650°C_800°C，采用純吣氛圍進行退火處 理5min-10min，然后將至室溫，結束生長。
[0087] 本申請的重點在于步驟109,在高溫P型GaN層生長完成之后，將LED外延最后的接 觸層設計為AlGaN: Si結構，取代原來的GaN: Mg接觸層，因為AlGaN相比GaN，與ΑΖ0薄膜材料 的勢皇高度差更低，同時重摻雜Si能讓半導體耗盡區(qū)變窄，使載流子有更多機會隧穿，以匹 配Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明導電薄膜電流擴展層，來降低接觸電阻，從而降低LED芯片的工作電壓。
[0088] 實施例3
[0089] 以下提供一種常規(guī)LED外延接觸層生長方法作為本發(fā)明的對比實施例。
[0090] 常規(guī)LED外延的生長方法為(外延層結構參見圖3):
[0091] 1、將藍寶石襯底在出氣氛里進行退火，清潔襯底表面，溫度為1050°C-1150°C。
[0092] 2、降低溫度至500°C_620°C，保持反應腔壓力400Torr-650Torr，通入NH 3和TMGa， 生長厚度為20nm-40nm的低溫GaN成核層，其中，V/m摩爾比為500-3000。
[0093] 3、在所述生長低溫GaN成核層結束后，停止通入TMGa，進行原位退火處理，將退火 溫度升高至1000°C-1100°C，退火時間為5min-10min;退火完成后，將溫度調節(jié)至900°c-1050°C，生長壓力控制為400Torr-650Torr，繼續(xù)通入TMGa，外延生長厚度為0.2μπι-1μπι的高 溫GaN緩沖層，其中，V/m摩爾比為500-3000。
[0094] 4、高溫GaN緩沖層生長結束后，升高溫度到1050°C-1200°C，保持反應腔壓力 100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持續(xù)生長1μπι-3μπι的非摻雜u-GaN層，其中，V/m摩爾比 為300-3000。
[0095] 5、高溫非摻雜GaN層生長結束后，保持反應腔溫度為1050°C-1200°C，保持反應腔 壓力為l〇〇Torr-600Torr，通入順3、TMGa和SiH4，持續(xù)生長厚度為2μπι-4μπι的摻雜Si的n-GaN 層，其中，Si慘雜濃度5E18atoms/cm3-2E19atoms/cm3，V/IΠ 摩爾比為300-3000。
[0096] 6、通入TEGa、TMIn和SiH4作為M0源，生長5-15個周期的InyGa (1-y)N/GaN阱皇結構組 成，進一步為：
[0097] 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、溫度700°C-800°C，生長摻雜In的厚度為2nm-5nm 的 InyGa(i-y)N 量子阱層，y = 0 · 1-0 · 3，V/m 摩爾比為 300-5000;
[0098] 接著升高溫度至800°C_950°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，生長厚度為 8nm-15nm的GaN皇層，其中V/m摩爾比為300-5000，Si摻雜濃度為7E16atoms/cm3-7E17atoms/cm 3，
[0099] 重復InyGa(1-y)N量子阱層的生長，然后重復GaN皇層的生長，交替生長In xGa(1-X)N/ GaN發(fā)光層，控制周期數(shù)為5-15個。
[0100] 7、多周期量子阱MQW發(fā)光層生長結束后，保持反應腔壓力20T〇rr-200T 〇rr、溫度 900°C-1100°C，通入 TMAl、TMGa和Cp2Mg 作為 M0 源，持續(xù)生長厚度為50nm-200nm的 P 型 AlGaN 層，生長時間為3min-10min，其中，V/m摩爾比為1000-20000，A1的摩爾組分為10%-30%， Mg 慘雜濃度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0101] 8、P型AlGaN層生長結束后，保持反應腔壓力100Torr-500Torr、生長溫度為850 °C -1000°C，通入TMGa和Cp2Mg作為M0源，持續(xù)生長厚度為100nm-800nm的摻Mg的P型GaN層，其 中，V/m 摩爾比為 300-5000，Mg 慘雜濃度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。
[0102] 9、摻Mg的P型GaN層生長結束后，生長厚度為5nm-20nm的P型GaN接觸層，即Mg:GaN， 所用M0源為TEGa和Cp2Mg，生長溫度為850°C-1050°C，生長壓力為100Torr-500Torr，V/m摩 爾比為 1000_5000，Mg 慘雜濃度 lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇
[0103] 10、外延生長結束后，將反應室的溫度降低至650°c-800°c，用純N2氛圍進行退火 處理5min-10min，然后將至室溫，結束生長。
[0104] 在同一機臺上，根據(jù)常規(guī)的LED的生長方法(對比實施例的方法)制備樣品1，根據(jù) 本專利描述的方法制備樣品2和樣品3;樣品1與樣品2、樣品3外延生長方法參數(shù)不同點在于 本發(fā)明在生長高溫P型GaN層后引入生長摻雜Si的AlGaN接觸層的步驟，即實施例2中的步驟 109,步驟109與對比實施例中的第9步中P型GaN接觸層完全不同，生長其它外延層的生長條 件完全一樣(參見表1)。
[0105] 樣品1、樣品2和樣品3在相同的前工藝條件下鍍Ζη0:Α1(ΑΖ0)透明導電薄膜來做電 流擴展層，然后在相同的條件下將樣品研磨切割成762ym*762ym(30mil*30mil)的芯片顆 粒，然后樣品1、樣品2和樣品3在相同位置各自挑選150顆晶粒，在相同的封裝工藝下，封裝 成白光LED。然后采用積分球在驅動電流350mA條件下測試樣品1、樣品2和樣品3的光電性 能。
[0106] 表1為樣品1、樣品2和樣品3生長參數(shù)對比表，樣品1采用常規(guī)生長方式，生長的接 觸層為Mg:GaN結構，樣品2采用本申請的生長方式，生長的接觸層為Si:AlGaN結構，通入的 SiH4為10sccm，Si濃度約在5E19atoms/cm3,樣品3采用本申請的生長方式，生長的接觸層為 Si : AlGaN結構，通入的SiH4為20sccm，Si濃度約在lE20atoms/cm3。
[0107] 表1生長參數(shù)的對比
[0108]
[0109] 圖4為樣品1、樣品2和樣品3的芯片電壓分布圖，圖5為樣品1、樣品2和樣品3的芯片 亮度分布圖。
[0110] 將積分球獲得的數(shù)據(jù)進行分析對比，得出圖4和圖5。從圖4可看出，樣品2較樣品1 驅動電壓從3.4V-3.5V降低至3.25V左右，樣品3較樣品1驅動電壓從3.4V-3.5V降低至3.2V 左右。從圖5數(shù)據(jù)可得出，樣品1、樣品2和樣品3的亮度相差不多，都在530mw附近。因此可得 出結論:本申請?zhí)峁┑纳L方法能降低ΑΖ0薄膜作電流擴展層的驅動電壓。
[0111] 通過以上各實施例可知，本申請存在的有益效果是：
[0112]本發(fā)明LED外延接觸層生長方法，與傳統(tǒng)方法相比，在生長摻雜Mg的P型GaN層完成 之后引入摻雜Si的AlGaN接觸層的生長，利用摻雜Si的AlGaN接觸層取代傳統(tǒng)的摻雜Mg的 GaN接觸層，AlGaN接觸層與GaN接觸層相比，與ΑΖ0薄膜材料的勢皇高度差更低，同時在 AlGaN接觸層重摻雜Si能讓半導體耗盡區(qū)變窄，使載流子有更多機會隧穿，以匹配Ζη0:Α1 (AZO)透明導電薄膜電流擴展層，來降低接觸電阻，從而降低LED芯片的工作電壓。
[0113]本領域內的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序 產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實 施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機 可用存儲介質（包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等）上實施的計算機程序產(chǎn) 品的形式。
[0114]上述說明示出并描述了本申請的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應當理解本申請 并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、 修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識 進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應在本申 請所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種LED外延接觸層生長方法，其特征在于，依次包括： 處理襯底、生長低溫GaN成核層、生長高溫GaN緩沖層、生長非摻雜的U-GaN層、生長摻雜 Si的n-GaN層、生長多量子阱MQW發(fā)光層、生長P型AlGaN層、生長高溫P型GaN層、生長摻雜Si 的AlGaN接觸層、降溫冷卻， 所述生長摻雜Si的AlGaN接觸層，進一步為： 保持生長溫度為850°C-1050°C，將生長壓力控制在100Torr-500Torr，通入TEGa、TMAl 以及SiH4作為MO源，并通入NH3，生長厚度為5nm-20nm的摻雜Si的AlGaN接觸層， 其中，通入NH3和TEGa的摩爾量比為1000-5000，A1的組分控制在3%-30%，Si摻雜濃度 為lE19atoms/cm3-lE21atoms/cm3 〇2. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述處理襯底，進一步為： 將藍寶石襯底在出氣氛里進行退火，清潔襯底表面，溫度為1050°C-1150°C。3. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長低溫GaN成核層，進一步為： 降低溫度至500°C-620°C，保持反應腔壓力400Torr-650Torr，通入NH3和TMGa，生長厚度 為20nm-40nm的低溫GaN成核層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為500-3000。4. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長高溫GaN緩沖層，進一步為： 在所述生長低溫GaN成核層結束后，停止通入TMGa，進行原位退火處理，將退火溫度升 高至 1000°C-1100°C，退火時間為 5min-10min; 退火完成后，將溫度調節(jié)至900°C-1050°C，生長壓力控制為400Torr-650Torr，繼續(xù)通 入TMGa，外延生長厚度為0·2μπι-1μπι的高溫GaN緩沖層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為 500-3000〇5. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長非摻雜的U-GaN層，進一步為： 升高溫度到1050°C-1200°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，通入NH3和TMGa，持續(xù)生 長1μπι-3μπι的非摻雜U-GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為300-3000。6. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長摻雜Si的n-GaN層，進一步為： 保持反應腔溫度為1050°C-1200°C，保持反應腔壓力為100Torr-600Torr，通入NH3、TMGa 和SiH4,持續(xù)生長厚度為2μπι-4μπι的摻雜Si的n-GaN層，其中，Si摻雜濃度5E18atoms/cm3-2E19atoms/cm 3,通入 NH3 和 TMGa 的摩爾量比為 300-3000。7. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長多量子阱MQW發(fā)光層，進一步為： 通入TEGa、TMIn和SiH4作為MO源，生長5-15個周期的InyGa(1-y)N/GaN阱皇結構組成，進 一步為： 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、溫度700°C-800°C，生長摻雜In的厚度為2nm-5nm的 InyGa(1-y)N量子阱層，y = 0 · 1-0 · 3，通入NH3和TEGa的摩爾量比為300-5000; 接著升高溫度至800°C_950°C，保持反應腔壓力100Torr-500Torr，生長厚度為8nm- 15nm的GaN皇層，其中，通入NH3和TEGa的摩爾量比為300-5000,Si摻雜濃度為7E16atoms/ cm3_7E17atoms/cm3， 重復InyGa(1-y)N量子阱層的生長，然后重復GaN皇層的生長，交替生長In xGa(1-x)N/GaN發(fā) 光層，控制周期數(shù)為5-15個。8. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長P型AlGaN層，進一步為： 保持反應腔壓力20Torr-200Torr、溫度900 °C -1100 °C，通入TMAl、TMGa和Cp2Mg作為MO 源，持續(xù)生長厚度為50nm-200nm的P型AlGaN層，生長時間為3min-10min，其中，通入NH3和 TMGa的摩爾量比為1000-20000，A1的摩爾組分為10%-30%，Mg摻雜濃度lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm 3〇9. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述生長高溫P型GaN層，進一步為： 保持反應腔壓力100Torr-500Torr、生長溫度為850°C-1000°C，通入TMGa和Cp2Mg作為MO 源，持續(xù)生長厚度為100nm-800nm的摻Mg的P型GaN層，其中，通入NH3和TMGa的摩爾量比為 300-5000，Mg 慘雜濃度 lE18atoms/cm3-lE21atoms/cm3。10. 根據(jù)權利要求1所述LED外延接觸層生長方法，其特征在于， 所述降溫冷卻，進一步為： 外延生長結束后，將反應室的溫度降低至650°C-800°C，采用純N2氛圍進行退火處理 5min-10min，然后將至室溫，結束生長。
【文檔編號】H01L33/02GK105895757SQ201610413857
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】林傳強
【申請人】湘能華磊光電股份有限公司