一种氮化镓基发光二极管外延片的生产方法技术

一种氮化镓基发光二极管外延片的生产方法，涉及应用在高亮度GaN基LED中p型GaN的生长技术领域。本发明专利技术采用低分解温度的有机氮源提供N的前驱物，p型电子阻挡层和p型空穴注入层采用低分解温度的有机氮源在温度500～600℃较低温度下可达到50%以上的分解效率，获得较充足的活性N源，一方面生长温度可以得到降低，避免传统高温生长p型层对有源区的破坏，另一方面利用活性N源在衬底的吸附作用，促进材料的二维平面生长，可有效促进p型层材料晶体质量的改善，改善空穴注入，提高LED内量子效率。

Method for producing gallium nitride based light emitting diode epitaxial wafer

The invention relates to a method for producing a gallium nitride based light emitting diode epitaxial wafer, which relates to the application field of P type GaN in the high brightness GaN based LED. The invention adopts low temperature decomposition of organic nitrogen sources to provide precursors of N, P type electron blocking layer and the P type hole injection layer of organic nitrogen source by low decomposition temperature at a temperature of 500 to 600 DEG C under low temperature can reach the decomposition efficiency above 50%, to obtain active N source sufficient, on one side the growth temperature can be reduced, to avoid the traditional high temperature growth of P type layer on the active area of the destruction, on the other hand the use of active N source on the adsorption substrate, promote two-dimensional material growth, can effectively promote the P type crystal layer material to improve the quality, improve the hole injection, improve the internal quantum efficiency of LED.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在高亮度GaN基LED中p型GaN的生长

技术介绍
LED生长中为了获得高In组分量子阱，多量子阱有源区生长温度一般设定会比p型层低很多，而高温生长的p型层对有源区有破坏作用,影响其晶体质量。现有外延生长技术中一般采用在多量子阱有源区与p型电子阻挡层间生长一层低温p型空穴注入层的方式实现对有源区的保护，而现有外延生长中一般采用NH3作为N前体，NH3具有较高的热稳定性，在较低温度下分解不充分，无法提供充足的活性N源，不利于形成较高晶体质量的p型层，进而影响后续外延生长。
技术实现思路
本专利技术目的是提出一种可以解决氮化镓基发光二极管存在的上述p型层问题的一种外延生长生产方法。本专利技术在衬底的同一侧依次外延生长低温缓冲层、GaN非掺杂层、n型电子注入层、InGaN/GaN应变多量子阱层、InGaN/GaN多量子阱有源区、p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层，本专利技术的特点是：在外延生长所述p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层时，采用低分解温度的有机氮源作为N的前驱物。本专利技术采用低分解温度的有机氮源提供N的前驱物，p型电子阻挡层和p型空穴注入层采用低分解温度的有机氮源在温度500～600℃较低温度下可达到50%以上的分解效率，获得较充足的活性N源，一方面生长温度可以得到降低，避免传统高温生长p型层对有源区的破坏，另一方面利用活性N源在衬底的吸附作用，促进材料的二维平面生长，可有效促进p型层材料晶体质量的改善，改善空穴注入，提高LED内量子效率。p型空穴注入层采用表面粗化结构有利于提高出光效率，本专利技术专利在p型空穴注入层表面生长时，可通过对低温有机氮源的调节，降低N活性体的含量，使金属原子吸附表面的势垒增加，迁移率降低，形成晶核聚集，生长方式表现为岛状三维生长，后通过加大原物料的通入量加快岛状三维薄膜的生长，在二维平面结构p型空穴注入层生长形成三维表面粗化p型空穴注入层，以使p型空穴注入层的表面达到粗化，提供较好的出光效率，以达到提升LED发光效率的目的。优选地，本专利技术所述低分解温度的有机氮源为偏二甲肼、叔丁胺或苯基联胺。以上三种低温有机氮源均能实现在低温500～600℃下，达到50%以上的分解效率的特性，并在材料生长中较易实现对N活性体含量的调控。优选地，所述p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层的生长温度分别设定为800～900℃。该温度范围内，一方面避免高温对多量子阱有源区的破坏作用，另一方面为p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层的生长提供必要的环境温度，促进金属原子的迁移，形成较高晶体质量的。附图说明图1为本专利技术方法制成的一种氮化稼发光二极管外延片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术提供一种发光二极管外延片的制作方法, 适用于制备高亮度GaN基LED外延片，该方法包括：1、在蓝宝石衬底S1上生长一层GaN低温缓冲层S2：生长温度640℃，压力为65000Pa，厚度为30nm，生长N源为NH3，生长气氛为H2 。2、在GaN低温缓冲层S2上生长GaN非掺杂层S3：生长温度1250℃，压力为40000Pa, 生长N源为NH3,生长气氛为H2，厚度约2.8μm。3、在GaN非掺杂层S3上生长一层n型电子注入层S4：生长温度1200℃，压力20000Pa，厚度约为3μm，掺杂浓度为1×1019cm-3，生长N源为NH3，生长气氛为H2。4、降低温度并切换到N2气氛条件，在n型电子注入层S4上生长3对InGaN/GaN应变量子阱层S5，生长温度为940℃，压力为30000Pa， 生长N源为NH3，InGaN/GaN厚度分别为2nm/8nm,GaN掺杂浓度为2×1018cm-3,InGaN掺杂浓度为3×1017cm-3。5、在InGaN/GaN应变多量子阱层S5上生长6对InGaN/GaN多量子阱有源区S6，压力为30000Pa,生长N源为NH3,InGaN/GaN生长温度分别是860℃/940℃。InGaN/GaN厚度分别为3nm/12nm。6、在InGaN/GaN多量子阱有源区S6上生长p型Al（In）GaN电子阻挡层S7：生长温度860℃，生长压力20000Pa，生长N源为偏二甲肼或叔丁胺或苯基联胺，生长厚度15nm，Al组分为20%，Mg原子浓度为2×1019cm-3。7、在p型Al（In）GaN电子阻挡层S7上生长p型GaN空穴注入层S8：生长温度820℃，压力为30000Pa，生长N源为偏二甲肼或叔丁胺或苯基联胺，Mg掺杂浓度1×1020cm-3，厚度为70nm。8、在二维平面结构p型GaN空穴注入层S8上生长三维表面粗化p型GaN空穴注入层S9：生长N源为偏二甲肼或叔丁胺或苯基联胺，流量为4000sccm，提升20%金属有机源用量，在二维平面结构的p型GaN空穴注入层S8表面生长形成厚度为5nm的三维表面粗化p型GaN空穴注入层S9。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基发光二极管外延片的生产方法，在衬底的同一侧依次外延生长低温缓冲层、GaN非掺杂层、n型电子注入层、InGaN/GaN应变多量子阱层、InGaN/GaN多量子阱有源区、p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层，其特征在于：在外延生长所述p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层时，采用低分解温度的有机氮源作为N的前驱物。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基发光二极管外延片的生产方法，在衬底的同一侧依次外延生长低温缓冲层、GaN非掺杂层、n型电子注入层、InGaN/GaN应变多量子阱层、InGaN/GaN多量子阱有源区、p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层，其特征在于：在外延生长所述p型电子阻挡层和表面粗化p型空穴注入层时，采用低分解温度的有机氮源作为N的前驱物。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明洋，闫其昂，戴俊，李志聪，孙一军，王国宏，
申请(专利权)人：扬州中科半导体照明有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32