一种绿光外延结构的制备方法

技术领域

本发明涉及倒装LED芯片技术领域，特别是涉及一种绿光外延结构的制备方法。

背景技术

绿光LED在显示、照明、医疗美容以及植物光合等方面都有重大应用价值，同时具有体积小、结构简单、波长可控、集成性好，寿命长、能耗低、零污染等多项优点。针对未来LED产业发展趋向于更小尺寸的Mini LED和Micro LED，绿光LED在充当其中三基色RGB中的一个重要组成部分，绿光外延技术开发及产业化将有巨大的社会和经济前景价值。

传统的GaN基绿光LED中，都是采用简单结构的InGaN/GaN MQW层作为有源区，其特点是采用GaN材料作为势垒层限制载流子。该结构量子阱结构简单，但是对电子和空穴的限制没有区分，且阱内存在较强的量子限制斯塔克效应(QCSE)，由于GaN材料中空穴的迁移率较低，而绿光InGaN量子阱的势阱较深，从而导致由P型区注入的空穴极易堆积在靠近P型区的量子阱内，而靠近N型区的阱内空穴浓度较低，发光较弱；另一方面基本均为两寸绿光外延或四寸AlN外延，成本较高。此外也有蓝光阱加绿光阱的生长办法，但温度控制较难，生长良率难以保证。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种绿光外延结构的制备方法，通过量子阱分段生长结构，能够改善阱垒失配，缓解斯塔克效应，提升发光效率，提高生长良率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种绿光外延结构的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将衬底置于反应室中；

(2)在温度为550℃、反应室压力为500Tor、转速为600转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为60－100下生长低温AlGaN缓冲层；

(3)在温度为1050℃－1100℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为1200转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为100－300下生长高温非掺杂型GaN、掺Si的N－AlGaN阻挡层；

(4)在温度为1050℃－1100℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为1200转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为100－300下生长多周期Si掺杂GaN；

(5)在温度为850℃－950℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为600转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为1000－5000下生长超晶格InGaN/GaN；

(6)在温度为850℃－950℃、阱垒温差为100℃－150℃、反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长多周期量子阱；

(7)在温度为900℃－950℃，反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长阻挡层；

(8)在温度为750℃－800℃，反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长Mg掺杂P－GaN；

(9)在温度为950℃－1000℃，反应室压力为100Tor－150Tor、转速为1000转/分钟、H2载气下生长接触层。

作为本发明的优选方案，在步骤(1)中，所述衬底为蓝宝石晶体，所述蓝宝石晶体的厚度为650μm。

作为本发明的优选方案，在步骤(2)中，所述低温AlGaN缓冲层为Al

作为本发明的优选方案，在步骤(4)中，所述多周期Si掺杂GaN的周期数为50－100。

作为本发明的优选方案，在步骤(5)中，所述超晶格InGaN/GaN的周期数为5－10。

作为本发明的优选方案，在步骤(6)中，所述多周期量子阱的周期数为8－12。

作为本发明的优选方案，在步骤(7)中，所述阻挡层为GaN/Al

作为本发明的优选方案，在步骤(7)中，所述GaN/Al

作为本发明的优选方案，在步骤(9)中，所述接触层为In

实施本发明的绿光外延结构的制备方法，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

本发明的一种绿光外延结构的制备方法，通过自下而上依次设置的衬底、低温AlGaN缓冲层、N－AlGaN阻挡层、多周期Si掺杂GaN、超晶格InGaN/GaN、多周期量子阱、GaN/Al

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的绿光外延结构的结构示意图。

图中：1、衬底，2、低温AlGaN缓冲层，3、N－AlGaN阻挡层，4、多周期Si掺杂GaN，5、超晶格InGaN/GaN，6、多周期量子阱，7、GaN/Al

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1所示，本发明的优选实施例，一种绿光外延结构的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将衬底1置于反应室中；所述衬底为蓝宝石晶体，所述蓝宝石晶体的厚度为650μm；

(2)在温度为550℃、反应室压力为500Tor、转速为600转/分钟、H

(3)在温度为1050℃－1100℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为1200转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为100－300下生长高温非掺杂型GaN、掺Si的N－AlGaN阻挡层3；

(4)在温度为1050℃－1100℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为1200转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为100－300下生长多周期Si掺杂GaN4，其中，所述多周期Si掺杂GaN4的周期数为50－100；周期性生长能够减少应力；

(5)在温度为850℃－950℃、反应室压力为150Tor－200Tor、转速为600转/分钟、H2载气、V/Ⅲ摩尔比为1000－5000下生长超晶格InGaN/GaN5，其中，所述超晶格InGaN/GaN5的周期数为5－10；能够减少由N层生长产生的位错及应力；

(6)在温度为850℃－950℃、阱垒温差为100℃－150℃、反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长多周期量子阱6、GaN/Al

(7)在温度为900℃－950℃，反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长阻挡层7，其中，所述阻挡层7为GaN/Al

(8)在温度为750℃－800℃，反应室压力为200Tor、转速为600转/分钟、H2载气下生长Mg掺杂P－GaN8；能够保证与反射层及电极有良好欧姆接触；

(9)在温度为950℃－1000℃，反应室压力为100Tor－150Tor、转速为1000转/分钟、H2载气下生长接触层9，所述接触层9为In

可见，本发明的绿光外延结构的制备方法，通过自下而上依次设置的衬底1、低温AlGaN缓冲层2、N－AlGaN阻挡层3、多周期Si掺杂GaN4、超晶格InGaN/GaN5、多周期量子阱6、GaN/Al

在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。