發(fā)光二極管p型摻雜層生長方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)中當電流得不到銦銻氧ITO電流擴展層的有效擴展，而直接進入外延量子阱發(fā)光層，則會引起電流的擁堵現(xiàn)象并會造成局部電流過大降低二極管的亮度，增高電壓等影響。
[0003]為了解決上述問題，在LED的制造過程中會利用等離子體增強化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n，簡稱為:PECVD)技術在外延片表面生長電極下端生長一層二氧化硅sicv薄膜，從而可以有效阻止電流直接與量子阱發(fā)光層接觸。
[0004]但隨著競爭的日益激烈，生成上述SiCV薄膜會大大的增加成本，因此，為了進行成本的控制，去掉Si02i流阻擋層后會有效的降低制造成本，但去掉S12電流阻擋層后會造成發(fā)光二極管中因為電流得不到有效的擴散，從而導致電流擁堵、電極端溫度過高、電極老化等影響，也即，大大降低了 LED的光電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例提供一種發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法，以克服現(xiàn)有技術中由于去除Si02薄膜后導致的LED光電性能較差的問題。
[0006]本發(fā)明第一方面提供一種發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法，包括:
[0007]在襯底上生長核層；
[0008]在所述核層上生長非摻雜結構層；
[0009]在所述非摻雜結構層上生長N型摻雜層；
[0010]在所述N型摻雜層上生長量子阱發(fā)光層；
[0011 ] 在所述量子阱發(fā)光層上生長P型摻雜層；
[0012]其中，所述P型摻雜層中包括ALGaN和ALN的超晶格結構。
[0013]在第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式中，所述在所述量子阱發(fā)光層上生長P型摻雜層包括:
[0014]在所述量子阱發(fā)光層上生長低溫P型氮化鎵P-GaN ;
[0015]在所述低溫P-GaN上生長P型鋁氮化鎵P-AlGaN ；
[0016]在所述P-AlGaN上生長高溫Ρ-GaN ；
[0017]在所述高溫P-GaN上生長至少一對所述ALGaN和ALN的超晶格結構；
[0018]在所述ALGaN和ALN的超晶格結構上生長P型銦氮化鎵P-1nGaN。
[0019]結合第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式中，所述生長所述ALGaN和ALN的超晶格結構包括:在ALGaN上生長ALN。
[0020]結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述ALGaN和ALN的超晶格結構中AL的含量為大于等于0.5%且小于等于15%。
[0021]結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實現(xiàn)方式中，所述ALGaN和ALN的超晶格結構中ALGaN的厚度在大于等于Inm且小于等于10nm，ALN的厚度在大于等于Inm且小于等于15nm。
[0022]結合第一方面的第二種可能的實現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述ALGaN和ALN的超晶格結構的厚度在大于等于2nm且小于等于50nm。
[0023]本發(fā)明中，在襯底上生長核層，在核層上生長非摻雜結構層，在非摻雜結構層上生長N型摻雜層，在N型摻雜層上生長量子阱發(fā)光層，在量子阱發(fā)光層上生長P型摻雜層，其中，P型摻雜層中包括ALGaN和ALN的超晶格結構。由于P型摻雜層中包括鋁ALGaN和ALN的超晶格結構，可以有效地避免電流直接進入外延量子阱發(fā)光層，有效提高了 LED的光電性能。進一步的，還可以有效降低制造成本。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1所示為本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0027]下面通過具體的實施例及附圖，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0028]本發(fā)明實施例提供一種發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法，該方法具體可以包括:
[0029]在襯底上生長核層；
[0030]在核層上生長非摻雜結構層；
[0031 ] 在非摻雜結構層上生長N型摻雜層；
[0032]在N型摻雜層上生長量子阱發(fā)光層；
[0033]在量子阱發(fā)光層上生長P型摻雜層；
[0034]其中，P型摻雜層中包括鋁氮化鎵ALGaN和氮化鋁ALN的超晶格結構。
[0035]具體的，本實施例中襯底可以為藍寶石Al2O3、硅Si或碳化硅SiC等，核層、非摻雜結構層、N型摻雜層、量子阱發(fā)光層可以為氮化鎵GaN等。并且可以采用現(xiàn)有技術中的各種方法在襯底上生長核層、非摻雜結構層、N型摻雜層和量子阱發(fā)光層，而最終生長P型摻雜層時則包括ALGaN和ALN的和超晶格結構。
[0036]具體的，圖1所述為本發(fā)明實施例提供的發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括:
[0037]步驟101:在量子阱發(fā)光層上生長低溫P型氮化鎵P-GaN。
[0038]步驟102:在低溫P-GaN上生長P型鋁氮化鎵P_AlGaN。
[0039]步驟103:在P-AlGaN上生長高溫P_GaN。
[0040]步驟104:在高溫P-GaN上生長至少一對ALGaN和ALN的超晶格結構。
[0041]步驟105:在ALGaN和ALN的超晶格結構上生長P型銦氮化鎵P_InGaN。
[0042]在量子阱發(fā)光層表面從下至上依次生長低溫P型氮化鎵P-GaN、P型鋁氮化鎵P-AlGaN、高溫P-GaN、至少一對ALGaN和ALN的超晶格結構、P型銦氮化鎵P_InGaN。
[0043]和其中，生長ALGaN和ALN超晶格結構包括:從下至上依次生長ALGaN、ALN。
[0044]具體的，生長第一層ALGaN和和ALN超晶格結構包括:在高溫P-GaN上先生長一層ALGaN,然后在生成的ALGaN上生長一層ALN。
[0045]基于上述，在ALN上生長P-1nGaN。
[0046]進一步的，生長第二層ALGaN和ALN超晶格結構包括:在第一層生成的ALN上生長一層ALGaN，然后在生成的ALGaN上生長一層ALN。
[0047]基于上述，可以在第二層ALGaN和ALN超晶格結構中的ALN上生長P_InGaN。
[0048]在具體應用中可以生長1-10層ALGaN和ALN的超晶格結構。
[0049]其中，ALGaN和ALN的超晶格結構中AL的含量為0.5%-15%之間，并且所述ALGaN和ALN超晶格結構中ALGaN的厚度在Inm-1Onm之間，ALN的厚度在lnm_15nm之間，最終生成的所述ALGaN和ALN的超晶格結構的厚度在2nm_50nm之間。
[0050]在具體的應用中，首先在襯底上生長核層，然后生長非摻雜結構層，進一步的生長N型摻雜層、再生長量子阱發(fā)光層，最后生長本發(fā)明實施例中的P型摻雜層。
[0051]本實施例提供的發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法，包括:在襯底上生長核層，在核層上生長非摻雜結構層，在非摻雜結構層上生長N型摻雜層，在N型摻雜層上生長量子阱發(fā)光層，在量子阱發(fā)光層上生長P型摻雜層，其中，P型摻雜層中包括鋁ALGaN和ALN的超晶格結構。由于P型摻雜層中包括ALGaN和ALN的超晶格結構，可以有效地避免電流直接進入外延量子阱發(fā)光層，有效提高了 LED的光電性能。進一步的，還可以有效降低制造成本。
[0052]下面通過三個具體實施例，分對本發(fā)明中提供的LED中的P型摻雜層的生長過程進行詳細描述。
[0053]本實施例提供的發(fā)光二極管P型摻雜層生長方法中，將外延片制作成芯片尺寸為16um*20um尺寸，驅(qū)動電流為20MA，將電流擴展層設計為總厚度為15nm的(ALGaN和ALN)3超晶格結構層。
[0054]具體步驟為:
[0055]將圖形化藍寶石基板(Patterned Sapphire Substrate，簡稱為:PSS)放入反應室中，此階段反應室內(nèi)氮氣(N2):氫氣(H2):氨氣(NH3)的流量比例為(0:120:0)升/分鐘(Standard Liter per Minute，簡稱SLM)，反應室的壓力為200托(Torr)，然后將反應室將的溫度升高到1080°C，持續(xù)300秒，對PSS進行高溫凈化。
[0056]將反應室內(nèi)溫度降低至540 °C，此階段反應室內(nèi)N2:H 2:NH 3的流量比例為(75:150:56) SLM,反應室的壓力控制在500Torr，此時生長厚度為35nm的低溫GaN核層。
[0057]將反應室內(nèi)溫度又一次升高到1050°C，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH3的流量比例為(75:150:56)3111，反應室的壓力控制在5001'01^，生長厚度為100nm的高溫非摻雜氮化鎵U-GaN結構層。
[0058]將反應室內(nèi)的溫度保持在1050°C，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH^流量比例為(64:120:50) SLM，反應室的壓力控制在200Torr，生長厚度為100nm的N型氮化鎵N-GaN摻雜層。
[0059]將反應時內(nèi)的溫度降低至750-880°C之間，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH 3的流量比例為(72:0:40) SLM，反應室的壓力控制在200Torr，760°C時生長量子阱，860°C時生長量子皇，共13對量子阱發(fā)光層。
[0060]將反應室內(nèi)溫度降低到740 °C，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH3的流量比例為(64:120:50) SLM,反應室的壓力控制在200Torr，生長厚度為20nm的低溫P型氮化鎵P-GaN
層O
[0061]將反應室內(nèi)溫度升高到950 °C，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH3的流量比例為(105:0:10) SLM,反應室的壓力控制在lOOTorr，生長P型鋁氮化鎵P-ALGaN層，厚度為20nmo
[0062]將反應室內(nèi)溫度穩(wěn)定在950 °C，此階段反應室內(nèi)N2:H2:NH3的流量比例為(64:120:50) SLM，反應室的壓力控制在200Torr，生長高溫P型氮化鎵P-GaN層，厚度為40nmo
[0063]將溫度穩(wěn)定在950°C，此階段反應室內(nèi)N2:H 2:NH 3的流量比例為(105:0:10) SLM,反應室的壓力控制在lOOTorr，先生長2nm厚度