LED外延层及其电流扩展层的生长方法、LED芯片技术

本发明专利技术涉及一种LED外延层及其电流扩展层的生长方法、LED芯片，在利用氮源与基础源生长电流扩展层时，通过掺杂，利用掺杂源的原子对基础源中的铝原子和/或镓原子解吸附，提升电流扩展层的晶体质量。而且控制基础源与掺杂源交替通入，这样可以有助于原子横向转移扩散通道的形成，使基础源原子在基础晶体层表面具有更大的扩散长度，增强了电流扩展层中二维层状生长特征。进一步地，横向生长速度与纵向生长速度比值得以增大，这样可以使得刃位错发生弯曲甚至湮灭，进而降低刃位错密度，提升晶体质量。同时，交替通源保证了掺杂源的原子有足够的时间吸附在已生长的基础晶体层表面，并向基础晶体层内部扩散，最终均匀分布在基础晶体层内，提升解吸附概率。提升解吸附概率。提升解吸附概率。

【技术实现步骤摘要】
LED外延层及其电流扩展层的生长方法、LED芯片


[0001]本专利技术涉及LED(Light Emitting Diode，发光二极管)
，尤其涉及一种LED外延层及其电流扩展层的生长方法、LED芯片。

技术介绍

[0002]AlGaN(铝镓氮)基紫外发光二极管是一种新型的固态紫外光源。相对于传统的紫外汞灯，AlGaN基紫外LED芯片具有体积小、重量轻、功耗低、寿命长、环境友好、发光波长连续可调等优点，其在医疗消毒、净水等方面都有着广泛地应用。
[0003]但AlGaN基紫外LED芯片的制备存在诸多难点，例如，由于Al(铝)原子的高吸附能力，所以在外延生长中，Al原子更倾向占据最初被吸附的位置，不易继续移动到低能量处，从而导致晶体质量缺陷，影响AlGaN基紫外LED芯片的品质。
[0004]因此，如何改善AlGaN基紫外LED芯片外延层晶体质量是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种LED外延层及其电流扩展层的生长方法、LED芯片，旨在解决目前AlGaN基紫外LED外延层晶体存在缺陷，导致AlGaN基紫外LED芯片品质不佳的问题。
[0006]一种LED外延层中电流扩展层的生长方法，电流扩展层包括N型电流扩展层与P型电流扩展层中的至少一个，生长方法包括按照交替通源方式进行多个循环周期的生长，循环周期内持续向反应室通入氮源，循环周期包括第一时段与第二时段；交替通源方式包括：
[0007]在循环周期的第一时段中向反应室通入电流扩展层的基础源，基础源包括铝源与镓源中的至少一种；
[0008]在循环周期的第二时段中开始向反应室通入电流扩展层的掺杂源，并停止通入基础源。
[0009]上述生长方法中，在利用氮源与基础源生长LED外延层中的电流扩展层时，可以利用掺杂源实现掺杂，从而利用掺杂源提供的原子对基础源中的铝原子和/或镓原子进行解吸附，避免基础源中的原子总是吸附在其初始位置处，提升电流扩展层的晶体质量，自然也就增强了LED外延层整体的品质。而且，在本生长方法中，基础源与掺杂源是交替通入的，在通入基础源时，不会同时通入掺杂源，让基础源提供的原子形成基础晶体层；在通入掺杂源时，不会同时通入基础源，这样可以在基础晶体层表面形成一层薄的杂质薄膜，形成原子横向转移的扩散通道，使基础源原子在表面具有更大的扩散长度，增强了电流扩展层中二维层状生长特征，降低了晶格失配度。进一步地，二维层状生长特征的增强意味着横向生长速度的加快、横向生长速度与纵向生长速度比值的增大，这样可以使得刃位错更容易地沿着滑移面滑移，从而发生弯曲甚至湮灭，进而降低刃位错密度，提升晶体质量。另一方面，基础源与掺杂源的交替通入保证了掺杂源的原子有足够的时间吸附在已生长的基础晶体层表面，并向基础晶体层内部扩散，最终均匀分布在基础晶体层内，因此也提高了掺杂源原子对
基础源原子的解吸附概率，增强了LED外延层的品质。
[0010]可选地，电流扩展层包括N型电流扩展层，生长N型电流扩展层时，依次生长n个N型电流扩展子层，n为大于等于2的整数。
[0011]可选地，N型电流扩展子层对应的循环周期数为r，掺杂源流量为f，掺杂浓度为c；
[0012]各N型电流扩展子层对应循环周期数的关系为r1≥r2≥
…
≥r
i
≥
…
≥r
n
，r
i
为第i个N型电流扩展子层对应的循环周期数；
[0013]各N型电流扩展子层对应掺杂源流量的关系为f1≥f2≥...≥f
i
≥...≥f
n
，f
i
为第i个N型电流扩展子层对应的掺杂源流量；
[0014]各N型电流扩展子层对应掺杂浓度的关系为c1≥c2≥
…
≥c
i
≥
…
≥c
n
，c
i
为第i个N型电流扩展子层对应的掺杂浓度；
[0015]生长各N型电流扩展子层时通入的基础源流量相同。
[0016]上述生长方法在生长N型电流扩展层的各子层时，减少循环周期数，有利于降低刃位错；同时逐步减小掺杂源的流量与掺杂浓度，有利于提升N型电流扩展层与有源层的晶格匹配度。
[0017]可选地，电流扩展层包括P型电流扩展层，生长P型电流扩展层时，依次生长m个P型电流扩展子层，m为大于等于2的整数。
[0018]可选地，P型电流扩展子层对应的循环周期数为r，掺杂源流量为f，掺杂浓度为c；
[0019]各P型电流扩展子层对应循环周期数的关系为r1≤r2≤
…
≤r
j
≤
…
≤r
m
，r
j
为第j个P型电流扩展子层对应的循环周期数；
[0020]各P型电流扩展子层对应掺杂源流量的关系为f1≤f2≤...≤f
j
≤...≤f
m
，f
j
为第j个P型电流扩展子层对应的掺杂源流量；
[0021]各P型电流扩展子层对应掺杂浓度的关系为c1≤c2≤
…
≤c
j
≤
…
≤c
m
，c
j
为第j个P型电流扩展子层对应的掺杂浓度；
[0022]生长各P型电流扩展子层时通入的基础源流量相同。
[0023]上述生长方法在生长P型电流扩展层的各子层时，逐步提升循环周期数、掺杂源的流量及浓度，可以在降低有源层与P型电流扩展层间晶格适失配度的情况下提升P型电流扩展层中掺杂源原子的浓度。
[0024]可选地，所述N型电流扩展层对应的掺杂源包括硅源、硼源与锗源中的任意一种；所述P型电流扩展层对应的掺杂源包括镁源、锌源中的至少一种。
[0025]可选地，所述镁源包括二茂镁；所述硅源为甲硅烷与乙硅烷中的至少一种；所述铝源包括三甲基铝TMAl，所述镓源包括三甲基镓TMGa和三乙基镓TEGa中的任意一种；所述氮源为氨气。
[0026]基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种LED外延层，LED外延层包括电流扩展层，该电流扩展层采用上述任一项的生长方法制备得到。
[0027]上述LED外延层中，电流扩展层形成时，基础源与掺杂源是交替通入的，在通入基础源时，不会同时通入掺杂源，让基础源提供的原子形成基础晶体层；在通入掺杂源时，不会同时通入基础源，这样可以在基础晶体层表面形成一层薄的杂质薄膜，形成原子横向转移的扩散通道，使基础源原子在表面具有更大的扩散长度，增强了电流扩展层中二维层状生长特征，降低了晶格失配度。进一步地，二维层状生长特征的增强意味着横向生长速度的
加快、横向生长速度与纵向生长速度比值的增大，这样可以使得刃位错更容易地沿着滑移面滑移，从而发生弯曲甚至湮灭，进而降低刃位错密度，提升晶体质量。另一方面，基础源与掺杂源的交本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延层中电流扩展层的生长方法，其特征在于，所述电流扩展层包括N型电流扩展层与P型电流扩展层中的至少一个，所述生长方法包括按照交替通源方式进行多个循环周期的生长，所述循环周期内持续向反应室通入氮源，所述循环周期包括第一时段与第二时段；所述交替通源方式包括：在所述循环周期的第一时段中向所述反应室通入所述电流扩展层的基础源，所述基础源包括铝源与镓源中的至少一种；在所述循环周期的第二时段中开始向所述反应室通入所述电流扩展层的掺杂源，并停止通入所述基础源。2.如权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述电流扩展层包括N型电流扩展层，生长所述N型电流扩展层时，依次生长n个N型电流扩展子层，所述n为大于等于2的整数。3.如权利要求2所述的生长方法，其特征在于，所述N型电流扩展子层对应的循环周期数为r，掺杂源流量为f，掺杂浓度为c；各所述N型电流扩展子层对应循环周期数的关系为r1≥r2≥
…
≥r
i
≥
…
≥r
n
，所述r
i
为第i个N型电流扩展子层对应的循环周期数；各所述N型电流扩展子层对应掺杂源流量的关系为f1≥f2≥...≥f
i
≥...≥f
n
，所述f
i
为第i个N型电流扩展子层对应的掺杂源流量；各所述N型电流扩展子层对应掺杂浓度的关系为c1≥c2≥
…
≥c
i
≥
…
≥c
n
，所述c
i
为第i个N型电流扩展子层对应的掺杂浓度；生长各所述N型电流扩展子层时通入的基础源流量相同。4.如权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述电流扩展层包括P型电流扩展层，生长所述P型电流扩展层时，依次生长m个P型电流扩展子层，所述m为大于等于2的整数。5.如权利要求4所述的生长方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周毅，黄嘉宏，黄国栋，杨顺贵，林雅雯，
申请(专利权)人：重庆康佳光电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：