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一种LED外延片及其外延生长方法

阅读：1064发布：2020-05-11

IPRDB可以提供一种LED外延片及其外延生长方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种LED外延片，其结构自下而上依次为蓝宝石衬底、低温氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓、n型氮化镓、多量子阱、p型氮化镓、p型铝镓氮、粗化的p型氮化镓和扩展电流层。其中扩展电流层可以嵌入p型氮化镓层、或者嵌入p型铝镓氮层，或者嵌入粗化的p型氮化镓层。其制造方法是在p型氮化镓层、p型铝镓氮层或者粗化的p型氮化镓层中嵌入生长扩展电流层，由于扩展电流层的禁带宽度较小，降低Mg的激活能，空穴进入发光区的数目增加，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，从而提高了LED的发光强度。，下面是一种LED外延片及其外延生长方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种LED外延片，其结构自下而上依次为蓝宝石衬底、低温氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层、p型氮化镓层、p型铝镓氮层、粗化的p型氮化镓层和高掺杂的p型GaN基电极接触层，其特征在于所述LED外延片还包含扩展电流层，所述扩展电流层嵌入在p型氮化镓层、p型铝镓氮层或者粗化的p型氮化镓层中；

其中所述扩展电流层为1～10个循环周期的p型InGaN/p型GaN，或者为1～10个循环周期的p型AlInGaN/p型GaN；

所述扩展电流层总生长厚度为5～100nm，所述扩展电流层中的p型InGaN或者p型AlInGaN的厚度为2.5～50nm。

2.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述扩展电流层嵌入在p型氮化镓层或者p型铝镓氮层中，所述扩展电流层为1～10个循环周期的p型InGaN/p型GaN。

3.根据权利要求1所述的LED外延片，其特征在于，所述扩展电流层嵌入在粗化的p型氮化镓层中，其中所述扩展电流层为1～10个循环周期的p型AlInGaN/p型GaN。

4.根据权利要求1或2所述的LED外延片的外延生长方法，采用金属有机化合物化学气相沉积方法，其生长步骤依次为：(1)在1000～1300℃下在H2环境中高温净化蓝宝石衬底5～10分钟；

(2)降温至450～550℃生长20～40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层；

(3)升温至1050～1200℃生长1～3μm厚度的非掺杂氮化镓；

(4)同样的温度下，再生长1～3μm厚度的n型氮化镓层；

(5)降温至700～900℃，生长5～10个周期的InGaN/GaN的多量子阱层；

(6)升温至700～1200℃，生长总厚度为10～100nm的p型氮化镓层；

(7)同样的温度下，生长总厚度为10～100nm的p型铝镓氮层；

(8)升温至700～1200℃，生长总厚度为100～300nm的粗化的p型氮化镓；

(9)同样的温度下，生长10～30nm厚度的高掺杂的p型的GaN基电极接触层。

其特征在于，在所述的步骤(6)中，先生长第一层p型氮化镓层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层p型氮化镓层，所述扩展电流层为p型InGaN/p型GaN，总生长厚度为5～

100nm，p型InGaN的厚度为2.5～50nm。

5.根据权利要求4所述的LED外延片的外延生长方法，其特征在于，在所述的步骤(8)中，先生长第一层粗化p型氮化镓层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层粗化p型氮化镓层，所述扩展电流层为p型InGaN/p型GaN，总生长厚度为5～100nm，p型InGaN的厚度为2.5～50nm。

6.根据权利要求1或3所述的LED外延片的外延生长方法，采用金属有机化合物化学气相沉积方法，其生长步骤依次为：(1)在1000～1300℃下在H2环境中高温净化蓝宝石衬底5～10分钟；

(2)降温至450～550℃生长20～40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层；

(3)升温至1050～1200℃生长1～3μm厚度的非掺杂氮化镓；

(4)同样的温度下，再生长1～3μm厚度的n型氮化镓层；

(5)降温至700～900℃，生长5～10个周期的InGaN/GaN的多量子阱层；

(6)升温至700～1200℃，生长总厚度为10～100nm的p型氮化镓层；

(7)同样的温度下，生长总厚度为10～100nm的p型铝镓氮层；

(8)升温至700～1200℃，生长总厚度为100～300nm的粗化的p型氮化镓；

(9)同样的温度下，生长10～30nm厚度的高掺杂的p型的GaN基电极接触层。

其特征在于，在所述的步骤(7)中，先生长第一层p型铝镓氮层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层p型铝镓氮层，所述扩展电流层为p型AlInGaN/p型GaN，总生长厚度为

5～100nm，p型AlInGaN的厚度为2.5～50nm。

说明书全文

一种LED外延片及其外延生长方法

技术领域

[0001] 本发明属于半导体技术领域，涉及一种LED外延片及其外延生长方法，特别涉及在p型氮化镓生长过程中嵌入扩展电流层的LED外延片及其外延生长方法。技术背景

[0002] LED的应用越来越广泛，主要应用于LCD屏背光、LED照明、LED显示。商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED的应用无不说明了III-V族元素所蕴藏的潜能。近十几年来为了开发高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入，但依然存在发光强度低的问题。降低器件及系统热阻，从而减低温度；优化LED外延结构，减少载流子泄漏，提高注入比，增加辐射复合效率，是提高led大功率下发光强度的两个主要途径。

[0003] GaN基材料的外延生长是发展GaN基高亮度LED和全固态半导体白光照明光源的核心技术，是所有关键难题中的重中之重，因此在这个问题上有大量专利被申请。在GaN基光电子器件中，大量的专利内容集中于发光区和p型掺杂的结构设计，发光层主要的组成不外乎是单层的量子阱或是多层的量子阱，而尽管制造LED的技术一直在进步，但发光区其发光层MQW的品质并没有成正比成长，其原因是MQW的位错密度比较大，垒和阱之间存在晶格失配产生的应力和极化电场，导致辐射复合效率比较低；p型掺杂的优化以及与MQW的匹配更是至关重要。

[0004] 林振贤等人公开了一种发光二极管结构的制作方法(中国专利公开号CN101212002A)，其特征在于所述的多量子阱缓冲层包括一个或多个InGaN/GaN的复合结构，其中InGaN层结构中掺杂有SiH4。这种多量子阱缓冲层提高了GaN的晶体质量，从而提高发光二极管的出光效率和发光强度。但是这种结构也存在缺点：由于增加了多量子阱缓冲层，而且多量子阱掺Si，引入了n型杂质，使得P-N结偏离InGaN/GaN的多量子阱区，在发光二极管工作于正向偏压时，量子阱区的少数载流子为空穴，空穴在扩散过程中与电子复合发光，但由于空穴的迁移率很低，扩散长度很小，与电子复合发光的空穴数减少。因此进一步提高发光强度的方法是：增加空穴进入发光区的数目，提高了空穴在发光区的注入比，从而提高了LED的发光强度。刘一兵等人2008年在红外技术上发表了《基于GaN材料p型掺杂的研究进展》(《红外技术》，2008年第30卷第3期)，介绍了p型掺杂存在的问题，讨论了p型掺杂的激活方法和机理，综述了目前p型掺杂国内外的研究进展情况。目前，p型GaN的电学、光学和晶体学性质仍不尽人意，难以获得高质量的p型GaN成为阻碍GaN器件进一步发展和应用的重要原因。在p型GaN中，Mg的激活效率低，进入量子阱的空穴数目较少，空穴在发光区的注入比低，因而LED的发光强度低。本发明通过在氮化镓基p型层中嵌入扩展电流层，降低Mg的激活能，相同的电流下，空穴进入发光区的数目增加，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，从而提高了LED的发光强度。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种LED外延片及其外延生长方法，以提高其发光强度。该方法通过在氮化镓基p型层中嵌入扩展电流层，降低Mg的激活能，相同的电流下，空穴进入发光区的数目增加，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，从而提高了发光强度。

[0006] 本发明的技术方案是：一种LED外延片，其结构自下而上依次为蓝宝石衬底、低温氮化镓基缓冲层、非掺杂氮化镓层、n型氮化镓层、多量子阱层、p型氮化镓层、p型铝镓氮层、粗化的p型氮化镓层和高掺杂的p型GaN基电极接触层。其中所述的LED外延片还包含扩展电流层，所述扩展电流层嵌入在p型氮化镓层、p型铝镓氮层或者粗化的p型氮化镓层中；所述扩展电流层总生长厚度为5～100nm，其中p型InGaN或者p型AlInGaN的厚度为2.5～50nm。

[0007] 其中，当所述扩展电流层嵌入在p型氮化镓层或者粗化的p型氮化镓层中时，所述扩展电流层为1～10个循环周期的p型InGaN/p型GaN。

[0008] 当所述扩展电流层嵌入在p型铝镓氮层中时，其中所述扩展电流层为1～10个循环周期的p型AlInGaN/p型GaN。

[0009] 所述的LED外延片的外延生长方法，采用金属有机化合物化学气相沉积方法，其生长步骤依次为：

[0010] (1)在1000～1300℃下在H2环境中高温净化蓝宝石衬底5～10分钟；

[0011] (2)降温至450～550℃生长20～40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层；

[0012] (3)升温至1050～1200℃生长1～3μm厚度的非掺杂氮化镓；

[0013] (4)同样的温度下，再生长1～3μm厚度的n型氮化镓层；

[0014] (5)降温至700～900℃，生长5～10个循环的InGaN/GaN的多量子阱层；

[0015] (6)升温至700～1200℃，生长总厚度为10～100nm的p型氮化镓层；

[0016] (7)同样的温度下，生长总厚度为10～100nm的p型铝镓氮层；

[0017] (8)升温至700～1200℃，生长总厚度为100～300nm的粗化的p型氮化镓；

[0018] (9)同样的温度下，生长10～30nm厚度的高掺杂的p型的GaN基电极接触层。

[0019] 在所述的步骤(6)中，先生长第一层p型氮化镓层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层p型氮化镓层，所述扩展电流层为p型InGaN/p型GaN，总生长厚度为5～100nm，p型InGaN的厚度为2.5～50nm。

[0020] 本发明的另一种外延生长方案为：在所述的步骤(7)中，先生长第一层p型铝镓氮层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层p型铝镓氮层，所述扩展电流层为p型AlInGaN/p型GaN，总生长厚度为5～100nm，p型AlInGaN的厚度为2.5～50nm。

[0021] 本发明的再一种外延生长方案为：在所述的步骤(8)中，先生长第一层粗化的p型氮化镓层，再生长扩展电流层，最后再生长第二层粗化的p型氮化镓层，所述扩展电流层为p型InGaN/p型GaN，总生长厚度为5～100nm，p型InGaN的厚度为2.5～50nm。

[0022] 采用上述步骤，在p型氮化镓层或者粗化的p型氮化镓层中嵌入扩展电流层时，扩展电流层由p型InGaN组成，InGaN的禁带宽度小，使得Mg在p型氮化镓中的激活能比较低，相同的电流下，空穴进入发光区的数目增加，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，从而提高了LED的发光强度；在p型铝镓氮层嵌入扩展电流层时，AlGaN的禁带宽度大，但是扩展电流层由p型AlInGaN组成，AlInGaN的禁带宽度比AlGaN小，使得Mg在p型铝镓氮中的激活能比较低，相同的电流下，空穴进入发光区的数目增加，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，从而提高了LED的发光强度。

[0023] 本发明采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD，Metalorganic Chemical Vapor Deposition)生长，衬底选用(0001)晶向的蓝宝石，金属有机源分别是三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)，n型掺杂剂为200ppm的H2携载的硅烷(SiH4)，p型掺杂剂为二茂镁(Cp2Mg)。外延层生长完毕后，将MOCVD外延炉的温度降至700～800℃，然后将反应室气氛切换成N2环境，对p型层进行退火，完成对p型层的激活。

[0024] 外延片按照标准芯片工艺制作成45mil×45mil的以ITO为透明电极的芯片。对芯片光效率测试参照GJB 548A-1996《微电子器件试验方法和程序》，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到100lm左右。

[0025] 本发明的优点在于：通过在氮化镓基p型层嵌入扩展电流层，有效提高了氮化镓基LED芯片的亮度。按标准芯片工艺制作的45mil×45mil的以ITO为透明电极的芯片，其芯片封装后的光效率达到100lm，未采用嵌入扩展电流层结构的芯片封装后的光效率达到80～90lm。

附图说明

[0026] 图1为外延片主要结构示意图。

[0027] 图2为外延片另一结构示意图。

[0028] 图3为外延片又一结构示意图。

[0029] 其中，

[0030] 100：蓝宝石衬底；

[0031] 101：低温氮化镓基缓冲层；

[0032] 102：非掺杂氮化镓层；

[0033] 103：n型掺杂氮化镓层；

[0034] 104：多量子阱层；

[0035] 105：p型氮化镓；

[0036] 106：p型铝镓氮；

[0037] 107：粗化的p型氮化镓；

[0038] 108：扩展电流层；

[0039] 109：高掺杂的p型GaN基电极接触层。

具体实施方式

[0040] 外延片结构如图1所示的实施例如下：

[0041] 实施例1采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0042] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1100℃，稳定5分钟，对衬底进行高温净化。

[0043] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0044] 3.升温至1050℃，生长1μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0045] 4.在1100℃，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0046] 5.在N2环境中生长5个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为22nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.3nm，生长温度为750℃。

[0047] 6.升温至1000℃生长50nm厚度的p型氮化镓。

[0048] 7.在此温度下，生长扩展电流层，10个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0049] 8.在此温度下生长10nm厚度的p型氮化镓。

[0050] 9.降温至940℃生长10nm厚度的p型铝镓氮。

[0051] 10.升温至1200℃生长300nm厚度的粗化的p型氮化镓。

[0052] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0053] 12.退火。

[0054] 13.降温至室温，生长结束。

[0055] 实施例1生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到105lm。

[0056] 实施例2采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0057] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1250℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0058] 2.降温至550℃生长40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0059] 3.升温至1070℃，生长1μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0060] 4.在1050℃，生长3μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0061] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为850℃；InGaN阱层：厚度为1.0nm，生长温度为750℃。

[0062] 6.升温至1000℃生长10nm厚度的p型氮化镓。

[0063] 7.在此温度下，生长扩展电流层，1个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为25nm，GaN：厚度为25nm。

[0064] 8.在此温度下生长15nm厚度的p型氮化镓。

[0065] 9.降温至700℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0066] 10.在700℃生长100nm厚度的粗化的p型氮化镓。

[0067] 11.在此温度下生长10nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0068] 12.退火。

[0069] 13.降温至室温，生长结束。

[0070] 实施例2生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到101lm。

[0071] 实施例3采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0072] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1050℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0073] 2.降温至550℃生长30nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0074] 3.升温至1200℃，生长1μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0075] 4.在1050℃，生长3μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0076] 5.在N2环境中生长8个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为850℃；InGaN阱层：厚度为1.5nm，生长温度为740℃。

[0077] 6.升温至800℃生长10nm厚度的p型氮化镓(p1)。

[0078] 7.在此温度下，生长扩展电流层，2个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为20nm，GaN：厚度为10nm。

[0079] 8.在此温度下生长15nm厚度的p型氮化镓。

[0080] 9.降温至700℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0081] 10.在700℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0082] 11.在此温度下生长10nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0083] 12.退火。

[0084] 13.降温至室温，生长结束。

[0085] 实施例3生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到98lm。

[0086] 实施例4采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0087] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1050℃，稳定10分钟，对衬底进行高温净化。

[0088] 2.降温至550℃生长40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0089] 3.升温至1180℃，生长3μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0090] 4.在1050℃，生长3μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0091] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为800℃；InGaN阱层：厚度为1.8nm，生长温度为740℃。

[0092] 6.升温至800℃生长40nm厚度的p型氮化镓。

[0093] 7.在此温度下，生长扩展电流层，5个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为10nm。

[0094] 8.在此温度下生长15nm厚度的p型氮化镓。

[0095] 9.升温至在1200℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0096] 10.降温至1000℃生长150nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0097] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0098] 12.退火。

[0099] 13.降温至室温，生长结束。

[0100] 实施例4生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到96lm。

[0101] 实施例5采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0102] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1300℃，稳定5分钟，对衬底进行高温净化。

[0103] 2.降温至550℃生长40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0104] 3.升温至1180℃，生长3μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0105] 4.在1050℃，生长3μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0106] 5.在N2环境中生长6个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为800℃；InGaN阱层：厚度为1.7nm，生长温度为700℃。

[0107] 6.升温至700℃生长80nm厚度的p型氮化镓。

[0108] 7.在此温度下，生长扩展电流层，5个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为10nm，GaN：厚度为10nm。

[0109] 8.在此温度下生长15nm厚度的p型氮化镓。

[0110] 9.升温至1200℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0111] 10.降温至1000℃生长150nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0112] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0113] 12.退火。

[0114] 13.降温至室温，生长结束。

[0115] 实施例5生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到110lm。

[0116] 外延片结构如图2所示的实施例如下：

[0117] 实施例6采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0118] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1130℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0119] 2.降温至450℃生长40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0120] 3.升温至1100℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0121] 4.在1100℃，生长1μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0122] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.7nm，生长温度为700℃。

[0123] 6.升温至1000℃生长10nm厚度的p型氮化镓。

[0124] 7.升温至1200℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0125] 8.在此温度下，生长扩展电流层，1个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0126] 9.在此温度下生长10nm厚度的p型铝镓氮。

[0127] 10.降温至1000℃生长150nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0128] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0129] 12.退火。

[0130] 13.降温至室温，生长结束。

[0131] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到98lm。

[0132] 实施例7采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0133] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1130℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0134] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0135] 3.升温至1120℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0136] 4.在1100℃，生长1μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0137] 5.在N2环境中生长5个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.7nm，生长温度为700℃。

[0138] 6.升温至1000℃生长100nm厚度的p型氮化镓。

[0139] 7.升温至1200℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0140] 8.在此温度下，生长扩展电流层，4个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为10nm，GaN：厚度为5nm。

[0141] 9.在此温度下生长10nm厚度的p型铝镓氮。

[0142] 10.降温至1000℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0143] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0144] 12.退火。

[0145] 13.降温至室温，生长结束。

[0146] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到109lm。

[0147] 实施例8采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0148] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1250℃，稳定10分钟，对衬底进行高温净化。

[0149] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0150] 3.升温至1140℃，生长3μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0151] 4.在1200℃，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0152] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.5nm，生长温度为720℃。

[0153] 6.升温至1090℃生长100nm厚度的p型氮化镓。

[0154] 7.降温至940℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0155] 8.在此温度下，生长扩展电流层，5个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0156] 9.在此温度下生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0157] 10.升温至1200℃生长200nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0158] 11.在此温度下生长30nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0159] 12.退火。

[0160] 13.降温至室温，生长结束。

[0161] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到103lm。

[0162] 实施例9采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0163] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1050℃，稳定7分钟，对衬底进行高温净化。

[0164] 2.降温至500℃生长30nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0165] 3.升温至1050℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0166] 4.在1200℃，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0167] 5.在N2环境中生长6个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为800℃；InGaN阱层：厚度为1.4nm，生长温度为700℃。

[0168] 6.升温至750℃生长20nm厚度的p型氮化镓。

[0169] 7.升温至940℃生长50nm厚度的p型铝镓氮。

[0170] 8.在此温度下，生长扩展电流层，2个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为10nm，GaN：厚度为5nm。

[0171] 9.在此温度下生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0172] 10.降温至700℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0173] 11.在此温度下生长30nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0174] 12.退火。

[0175] 13.降温至室温，生长结束。

[0176] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到110lm。

[0177] 实施例10采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0178] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1100℃，稳定10分钟，对衬底进行高温净化。

[0179] 2.降温至450℃生长30nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0180] 3.升温至1060℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0181] 4.在1200℃，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0182] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为800℃；InGaN阱层：厚度为1.4nm，生长温度为750℃。

[0183] 6.升温至850℃生长20nm厚度的p型氮化镓。

[0184] 7.升温至1200℃生长50nm厚度的p型铝镓氮。

[0185] 8.在此温度下，生长扩展电流层，1个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为2.5nm，GaN：厚度为2.5nm。

[0186] 9.在此温度下生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0187] 10.降温至700℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0188] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0189] 12.退火。

[0190] 13.降温至室温，生长结束。

[0191] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到98lm。

[0192] 实施例11采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0193] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1250℃，稳定10分钟，对衬底进行高温净化。

[0194] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0195] 3.升温至1140℃，生长3μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0196] 4.在1200℃，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0197] 5.在N2环境中生长10个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.5nm，生长温度为720℃。

[0198] 6.升温至1090℃生长100nm厚度的p型氮化镓。

[0199] 7.降温至940℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0200] 8.在此温度下，生长扩展电流层，5个循环的p型的AlInGaN/GaN，AlInGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0201] 9.在此温度下生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0202] 10.升温至1200℃生长200nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0203] 11.在此温度下生长30nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0204] 12.退火。

[0205] 13.降温至室温，生长结束。

[0206] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到110lm。

[0207] 外延片结构如图3所示的实施例如下：

[0208] 实施例12采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0209] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1100℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0210] 2.降温至450℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0211] 3.升温至1100℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0212] 4.在1100℃，生长1μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0213] 5.在N2环境中生长5个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.7nm，生长温度为700℃。

[0214] 6.升温至1000℃生长50nm厚度的p型氮化镓。

[0215] 7.升温至1200℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0216] 8.降温至1000℃生长150nm厚度的p型氮化镓。

[0217] 9.在此温度下，生长扩展电流层，10个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0218] 10.在此温度下生长10nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0219] 11.在此温度下生长30nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0220] 12.退火。

[0221] 13.降温至室温，生长结束。

[0222] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到98lm。

[0223] 实施例13采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0224] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1250℃，稳定5分钟，对衬底进行高温净化。

[0225] 2.降温至550℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0226] 3.升温至1070℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0227] 4.在1060℃，生长3μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0228] 5.在N2环境中生长8个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为850℃；InGaN阱层：厚度为1.0nm，生长温度为750℃。

[0229] 6.升温至1000℃生长10nm厚度的p型氮化镓。

[0230] 7.降温至700℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0231] 8.在700℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0232] 9.在此温度下，生长扩展电流层，1个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为50nm，GaN：厚度为50nm。

[0233] 10.在此温度下生长15nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0234] 11.在此温度下生长10nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0235] 12.退火。

[0236] 13.降温至室温，生长结束。

[0237] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到108lm。

[0238] 实施例14采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0239] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1100℃，稳定5分钟，对衬底进行高温净化。

[0240] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0241] 3.升温至1070℃，生长1μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0242] 4.在1100，生长2μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0243] 5.在N2环境中生长5个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为20nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.3nm，生长温度为750℃。

[0244] 6.升温至1000℃生长50nm厚度的p型氮化镓。

[0245] 7.降温至940℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0246] 8.升温至1200℃生长200nm厚度的p型氮化镓。

[0247] 9.在此温度下，生长扩展电流层，8个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为5nm。

[0248] 10.在此温度下生长10nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0249] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型6aN电极接触层。

[0250] 12.退火。

[0251] 13.降温至室温，生长结束。

[0252] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到97lm。

[0253] 实施例15采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0254] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1050℃，稳定10分钟，对衬底进行高温净化。

[0255] 2.降温至550℃生长40nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0256] 3.升温至1180℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0257] 4.在1050℃，生长1.5μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0258] 5.在N2环境中生长8个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为22nm，生长温度为800℃；InGaN阱层：厚度为1.8nm，生长温度为740℃。

[0259] 6.升温至800℃生长40nm厚度的p型氮化镓。

[0260] 7.升温至1200℃生长100nm厚度的p型铝镓氮。

[0261] 8.降温至升温至1000℃生长100nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0262] 9.在此温度下，生长扩展电流层，5个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN：厚度为5nm，GaN：厚度为10nm。

[0263] 10.在此温度下生长15nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0264] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0265] 12.退火。

[0266] 13.降温至室温，生长结束。

[0267] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到100lm。

[0268] 实施例16采用MOCVD生长外延片，从下到上依次生长：

[0269] 1.将(0001)晶向的蓝宝石衬底放入反应室中，然后在H2环境中升温至1130℃，稳定6分钟，对衬底进行高温净化。

[0270] 2.降温至500℃生长20nm厚度的低温氮化镓基缓冲层。

[0271] 3.升温至1120℃，生长2μm厚度的非掺杂氮化镓层。

[0272] 4.在1100℃，生长1μm厚度的n型掺杂氮化镓层。

[0273] 5.在N2环境中生长5个循环的多量子阱层，GaN垒层：厚度为18nm，生长温度为900℃；InGaN阱层：厚度为1.7nm，生长温度为700℃。

[0274] 6.升温至1000℃生长10nm厚度的p型氮化镓。

[0275] 7.升温至1200℃生长20nm厚度的p型铝镓氮。

[0276] 8.降温至1000℃生长100nm厚度的p型氮化镓。

[0277] 9.在此温度下，生长扩展电流层，4个循环的p型的InGaN/GaN，InGaN厚度为10nm，GaN厚度为5nm。

[0278] 10.在此温度下生长10nm厚度粗化的p型氮化镓。

[0279] 11.在此温度下生长25nm厚度的高掺杂p型GaN电极接触层。

[0280] 12.退火。

[0281] 13.降温至室温，生长结束。

[0282] 本实施例生长的GaN基外延片，提高了空穴在发光区的注入比，增加了与电子复合发光的空穴数，提高了LED的发光强度，对45mil×45mil的芯片进行测试，封装后光效率可达到97lm。

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一种GaN基LED外延片的生长方法-专利编号CN105118900A	2020-05-11	702
一种氮化镓基LED外延片及其生长方法-专利编号CN102194939A	2020-05-12	324
一种LED外延片及其外延生长方法-专利编号CN102044606A	2020-05-11	1062
一种氮化镓基LED外延片及其生长方法-专利编号CN101847673A	2020-05-13	679
一种氮化镓基LED外延片及其生长方法-专利编号CN101752480A	2020-05-13	206
一种级联GaN基LED外延片及其制备方法-专利编号CN103022286A	2020-05-11	945
一种GaN基LED外延片及其生长方法-专利编号CN102332517A	2020-05-12	522
一种氮化镓基LED外延片及其生长方法-专利编号CN101752480B	2020-05-13	721
一种氮化镓基LED外延片及其生长方法-专利编号CN102194939B	2020-05-12	635
一种氮化镓基外延片及生长方法-专利编号CN106098886A	2020-05-11	596

一种LED外延片及其外延生长方法

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