技術領域

本發明涉及LED外延設計技術領域，特別地，涉及一種使用delta摻雜的方法生長p型GaN層的LED外延層生長方法及LED外延層。

背景技術

LED被廣泛應用在顯示屏、傳感器、通訊、照明等廣泛領域。作為核心半導體器件的GaN基藍光LED能與熒光粉結合制造白光，在照明方面有很大的吸引力。

摻Mg:GaN材料(P-GaN)已經被廣泛應該在GaN基發光二極管(LED)產品上，為了不破壞有源層的InGaN材料，p型GaN層一般在較低溫度下生長，導致其晶體質量下降，補償效應加重，致使LED器件電壓上升、亮度下降、抗靜電能力(ESD)變差。

發明內容

本發明目的在于提供一種使用delta摻雜的方法生長p型GaN層的LED外延層生長方法及制得的LED外延層，以提高P-GaN空穴濃度及其遷移率，從而改善LED器件的光電性能。

為實現上述目的，一種LED外延層生長方法，依次包括處理襯底、生長低溫緩沖GaN層、生長非摻雜GaN層、生長摻Si的GaN層、生長有源層MQW、生長P型AlGaN層、生長P型GaN層步驟，

所述生長P型GaN層步驟為：

A、在溫度為900-950℃，反應腔壓力在200-600mbar的反應室內，通入30000-45000sccm的NH3、600-1800sccm的Cp₂Mg，關閉TMGa，做10-20秒摻Mg預處理；

B、通入20-60sccm的TMGa，關掉Cp2Mg，生長20-40秒GaN，GaN厚度為5-10nm，

重復步驟A、B10-20次，直至P型GaN層的總厚度為80-200nm；

Mg的摻雜濃度1E+19-1E+20atom/cm³。

優選的，所述生長P型GaN層步驟之后包括生長低溫摻鎂InGaN層：

溫度650-680℃，反應腔壓力維持在300-500mbar，通入NH3、TMGa、TMIn和Cp2Mg，持續生長2-5nm的低溫摻鎂InGaN層；Mg的摻雜濃度1E+20-1E+21atom/cm³。

優選的，所述生長有源層MQW步驟為：

反應腔壓力維持在300-400mbar，

C、降溫至700-750℃，生長厚度為2.5-3.2nm的InxGa_(1-x)N阱層，x＝0.015-0.25，In的摻雜濃度為1E+20至5E+20atom/cm³；

D、升高溫度至800-850℃，生長厚度為8-12nm的GaN壘層；

重復生長步驟C和D，制得周期數為10-15的InxGa_(1-x)N/GaN超晶格量子阱層。

本發明還公開了上述的LED外延層生長方法制得的LED外延層，包括delta摻雜P型GaN層，所述delta摻雜P型GaN層的總厚度為80-200nm：

GaN厚度為5-10nm，Mg的摻雜濃度1E+19-1E+20atom/cm³。

本發明具有以下有益效果：

傳統的P-GaN生長是同時通入Ga源和Mg源實現，在生長過程中，Mg原子取代GaN形成Ga-N-Mg-N-Ga堆垛位錯，隨著摻Mg:GaN持續生長，位錯不斷延伸并增多，導致GaN表面平整性變差，影響LED器件的光電特性。

本申請使用delta摻雜生長p型GaN層，摻雜生長過程中，Mg的摻入是在GaN的中斷期間完成的，Ga-N-Mg-N-Ga堆垛位錯不易蔓延，而隨后GaN生長過程中沒有Mg雜質的引入，堆垛位錯不會繼續蔓延、也不會形成新的堆垛位錯，改善p型GaN層的結晶質量降低位錯密度，減少自補償效應，提高P-GaN空穴濃度及其遷移率，為LED器件發光有源區提供更多的空穴-電子對，提高復合幾率，提升亮度，從而改善LED器件的光電性能。

并且，本發明制備的p型GaN層的PR值高，說明GaN表面相當平整，P型GaN層與ITO的接觸良好，有利于LED器件P電極的電流擴散，降低了LED器件的工作電壓。另外，本發明制備的P-GaN層缺陷密度小、晶體質量高，提高了LED器件的抗靜電能力(ESD)。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明