專利名稱：一種mocvd生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，特別是一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)
光二極管的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在各國(guó)政府的重視和推廣下，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于LCD背光、戶外顯示、景觀照明以及普通照明等領(lǐng)域。開(kāi)展了人類照明史上的又
一次革命。藍(lán)寶石襯底因?yàn)槌杀鞠鄬?duì)較低而成為目前氮化鎵異質(zhì)外延用的主流襯底。但是， 由于藍(lán)寶石和氮化鎵材料之間存在很大的晶格失配和熱失配，給氮化鎵外延層引入大量位錯(cuò)和缺陷，缺陷密度高達(dá)IO8-IOicicnT2,造成載流子泄漏路徑增多，造成了氮化物反光二極管的漏電和抗靜電等電學(xué)參數(shù)較差，限制了其進(jìn)一步進(jìn)入高端應(yīng)用市場(chǎng)。目前針對(duì)氮化物反光二極管的漏電和抗靜電等電學(xué)參數(shù)較差的問(wèn)題，人們提出了很多的解決辦法，比如在材料結(jié)構(gòu)中加入AlGaN插入層等。但是，效果還是不夠理想，還需進(jìn)一步改善氮化物反光二極管的電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，通過(guò)在引入一層電流擴(kuò)展層，提高LED的電流密度分布均勻度，尤其是大功率LED，能很好的改善氮化物發(fā)光二極管的漏電和抗靜等電性參數(shù)。本方法是一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，該方法包含以下步驟步驟一，采用MOCVD技術(shù)，利用高純NH3做為N源，高純N2或H2做載氣，三甲基鎵 (TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMIn)和三甲基鋁(TMAl)分別做為鎵源、銦源和鋁源；硅烷(SiH4)為N型摻雜劑，二茂鎂(CP2Mg)為P型摻雜物。在MOCVD反應(yīng)室里把圖形襯底進(jìn)行熱處理后，降溫到510-570°C生長(zhǎng)一層氮化物成核層。步驟二，退火，實(shí)現(xiàn)成核層再結(jié)晶。步驟三，調(diào)整溫度1030-1100°C，壓力 150_500mbar，V/III 比 700-1500，生長(zhǎng)非摻
雜氮化鎵。該層氮化鎵厚度為2-4um，且外延表面已經(jīng)長(zhǎng)平。步驟四，調(diào)節(jié)溫度IO3O-1100°C，壓力 I5O-5OOmbar, V/III 比 700-1500，通入 SiH4, 生長(zhǎng)N型氮化鎵層1，厚度為O. 5-2um。N型摻雜濃度在2-8*1018atoms/cm3。步驟五，停止通入SiH4，生長(zhǎng)一薄層非摻雜氮化鎵，厚度為20_80nm。步驟六，提高31!14流量，使N型摻雜濃度在l-3*1019atoms/cm3。生長(zhǎng)一層高摻N型氮化鎵，厚度為100-300nm。步驟七,依次重復(fù)步驟五和步驟六η次,0 < η < 2。步驟五到步驟7生長(zhǎng)的外延層為電流擴(kuò)展層。步驟八，調(diào)節(jié)溫度1030-1100°C，壓力 150_500mbar，V/III 比 700-1500，通入 SiH4,生長(zhǎng)N型氮化鎵層2，厚度為l-2um。N型摻雜濃度在2-8*1018atoms/cm3。步驟九，在上述N型氮化鎵層2上依次生長(zhǎng)有源層、P型氮化鎵，得到完整LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法， 通過(guò)在引入一層電流擴(kuò)展層，提高LED的電流密度分布均勻度，尤其是大功率LED，能很好的改善氮化物發(fā)光二極管的漏電和抗靜等電性參數(shù)。漏電通過(guò)率提高10-15%，ESD達(dá)到 HM8000。


圖I是傳統(tǒng)的氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的氮化物發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及本方法是一種在圖形襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延的方法。采用MOCVD技術(shù)，利用高純NH3做為N源，高純N2或4做載氣，三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMIn)和三甲基鋁(TMAl)分別做為鎵源、銦源和鋁源；硅烷(SiH4)為N型摻雜劑，二茂鎂(CP2Mg)為P型摻雜物。如圖2所示，首先，在MOCVD反應(yīng)室里把圖形襯21底進(jìn)行熱處理在H2氣氛下，溫度維持在1100-1180 0C，持續(xù)烘烤600-2000秒；然后，調(diào)節(jié)反應(yīng)室溫度和壓力溫度510-570°C，壓力400mbar-800mbar，通入金屬源和NH3,生長(zhǎng)氮化物成核層，當(dāng)成核層厚度達(dá)到20-50nm后，停止向反應(yīng)室通入金屬源；接著，把溫度升高到1000-1100°C，升溫速率為I. 3-1. 6°C /秒。維持該溫度30-200秒，實(shí)現(xiàn)氮化物成核層再結(jié)晶，從原來(lái)非晶薄膜向島狀單晶轉(zhuǎn)變；再接著，調(diào)整溫度1030-1100°C，壓力150-500mbar，V/III比700-1500， 生長(zhǎng)非摻雜氮化鎵22。該層氮化鎵厚度為2-4um，且外延表面已經(jīng)長(zhǎng)平；其后，調(diào)節(jié)溫度 1030-1100。。，壓力 150-500mbar,V/III 比 700-1500，通入 SiH4,生長(zhǎng) N 型氮化鎵層 23，厚度為O. 5-2UH10N型摻雜濃度在2-8*1018atomS/Cm3 ;再其后，生長(zhǎng)電流擴(kuò)展層24，包含η個(gè)周期性的一薄層和一層高摻N型氮化鎵，其中，O < η ( 2，非摻雜氮化鎵厚度為20-80nm，N型摻雜濃度在l-3*1019atoms/cm3，厚度為100-300nm ;之后，生長(zhǎng)N型氮化鎵層25，厚度l_2um ； 最后，依次生長(zhǎng)有源層26、P型氮化鎵27，得到完整LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的具體實(shí)施方案已說(shuō)明如上，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)，根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)實(shí)施例進(jìn)行修改。因此本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
1.一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟一，采用MOCVD技術(shù)，利用高純NH3做為N源，高純N2或H2做載氣，三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)、三甲基銦(TMIn)和三甲基鋁(TMAl)分別做為鎵源、銦源和鋁源；硅烷 (SiH4)為N型摻雜劑，二茂鎂(CP2Mg)為P型摻雜物。在MOCVD反應(yīng)室里把圖形襯底進(jìn)行熱處理后，降溫到510-570°C生長(zhǎng)一層氮化物成核層。步驟二，退火，實(shí)現(xiàn)成核層再結(jié)晶。步驟三，調(diào)整溫度1030-1100°C，壓力150-500mbar，V/III比700-1500，生長(zhǎng)非摻雜氮化鎵。該層氮化鎵厚度為2-4um，且外延表面已經(jīng)長(zhǎng)平。步驟四，調(diào)節(jié)溫度 1030-1100°C，壓力 150-500mbar，V/III 比 700-1500，通入 SiH4,生長(zhǎng) N型氮化鎵層1，厚度為O. 5-2um。N型摻雜濃度在2-8*1018atoms/cm3。步驟五，停止通入SiH4，生長(zhǎng)一薄層非摻雜氮化鎵，厚度為20-80nm。步驟六，提高SiH4流量，使N型摻雜濃度在l-3*1019atomS/Cm3。生長(zhǎng)一層高摻N型氮化鎵，厚度為100-300nm。步驟七，依次重復(fù)步驟五和步驟六η次，OS η < 2。步驟五到步驟7生長(zhǎng)的外延層為電流擴(kuò)展層。步驟八,調(diào)節(jié)溫度 1030-1IOO0C，壓力 150-500mbar，V/III 比 700-1500，通入 SiH4,生長(zhǎng) N型氮化鎵層2，厚度為l-2um。N型摻雜濃度在2-8*1018atoms/cm3。步驟九，在上述N型氮化鎵層2上依次生長(zhǎng)有源層、P型氮化鎵，得到完整LED外延結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述襯底為藍(lán)寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氧化鋅或鋁酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述襯底為平面襯底，或者表面上制作出規(guī)則或者不規(guī)則形狀的的圖形襯底，圖形襯底的特征尺寸如下圖形底部尺寸為O. 5-10 μ m,圖形間距為O. 5-5 μ m,圖形高度為O. 5-5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述步驟一里的物氮化鎵成核層采用金屬有機(jī)化合物物理氣相外延法，生長(zhǎng)溫度為 510-570°C，生長(zhǎng)壓力為400-800mbar，生長(zhǎng)厚度為20_50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述步驟三里，在氮化鎵成核層上生長(zhǎng)非故意摻雜氮化鎵層，生長(zhǎng)溫度為1030-1100°C，壓力 150-500mbar, V/III比700-1500，生長(zhǎng)厚度為2-4 μ m，并且外延表面已經(jīng)長(zhǎng)平。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于 所述步驟四里的N型氮化鎵層I生長(zhǎng)條件為1030-1100°C，壓力150-500mbar，V/III比 700-1500。厚度為 O. 5-2um, N 型摻雜濃度在 2-8*1018atoms/cm3。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述步驟五里的非摻雜氮化鎵層厚度為20-80nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，其特征在于所述步驟六里的N型氮化鎵的摻雜濃度為l-3*1019atoms/cm3。厚度為100_300nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法。包括選擇一襯底；在該襯底上生長(zhǎng)一氮化鎵成核層；在該氮化鎵成核層上生長(zhǎng)非故意摻雜氮化鎵層，厚度為2-4um；在該非故意摻雜氮化鎵層生長(zhǎng)一N型氮化鎵層1，厚度為0.5-1.5um；在該N型氮化鎵層1上生長(zhǎng)一用來(lái)增強(qiáng)電流擴(kuò)展的電流擴(kuò)展層；在該電流擴(kuò)展層上生長(zhǎng)一N型氮化鎵層2，厚度1-2um；在該電流擴(kuò)展層上依次生長(zhǎng)有源層、P型氮化鎵，得到完整LED外延結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供的一種MOCVD生長(zhǎng)氮化物發(fā)光二極管的方法，可以有效的改善發(fā)光二極管的電流擴(kuò)展情況，提高的最終發(fā)光二極管的漏電和抗靜電性能。
文檔編號(hào)C23C16/455GK102610713SQ201210060349
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者張小亮, 張小光 申請(qǐng)人:張小亮, 張小光