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1、10申请公布号CN104300061A43申请公布日20150121CN104300061A21申请号201410536321322申请日20141011H01L33/14201001H01L33/12201001H01L33/3220100171申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号72发明人王智勇张杨杨翠柏杨光辉74专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波54发明名称一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法57摘要一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其为LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底、低温GAN缓冲。
2、层、GAN非掺杂层、N型GAN层、多量子阱层、N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层、高温P型GAN层、P型接触层；将衬底进行高温清洁处理进行氮化处理；所述GAN非掺杂层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GAN层；所述N型GAN层生长结束后，生长多量子阱层；所述多量子阱层生长结束后，生长阻挡层低温P型GAN层；生长P型接触层；外延生长结束后，降至室温即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104300061ACN。
3、104300061A1/1页21一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其为LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底1、低温GAN缓冲层2、GAN非掺杂层3、N型GAN层4、多量子阱层5、N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6、高温P型GAN层7、P型接触层8；其特征在于该LED外延结构的生长方法，包括以下具体步骤，步骤一，将衬底1在10001200氢气气氛里进行高温清洁处理520MIN，然后进行氮化处理；步骤二，将温度下降到500650之间，生长厚度为2030NM的低温GAN缓冲层2，生长压力控制在300760TORR之间，/比为501000；步骤三，所述低温GAN缓冲层2生。
4、长结束后，停止通入三甲基镓，衬底温度升高至9001200之间，对所述低温GAN缓冲层2进行原位热退火处理，退火时间在530MIN，退火之后，将温度调节至10001200之间，外延生长厚度为052M的GAN非掺杂层3，生长压力在100500TORR之间，/比为1003000；步骤四，所述GAN非掺杂层3生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GAN层4，厚度为1242M，生长温度在10001200之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；步骤五，所述N型GAN层4生长结束后，生长多量子阱层5，所述多量子阱层5包括315个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由INXGA1XN势阱层。
5、和GAN势垒层依次生长而成；所述INXGA1XN势阱层的生长温度在720820之间，压力在100500TORR之间，/比为3005000，厚度在25NM之间；所述GAN势垒层的生长温度在820920之间，压力在100500TORR之间，/比为3005000，厚度在815NM之间；步骤六，所述多量子阱层5生长结束后，生长厚度为2070NM的N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6低温P型GAN层，生长温度在7001100之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；步骤七，所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6生长结束后，生长厚度为100800NM的高温P型GAN层7，生长温度在85。
6、0950之间，生长时间为530MIN，压力在100500TORR之间，/比为3005000；步骤八，所述高温P型GAN7层生长结束后，生长厚度在520NM之间的P型接触层8，生长温度在8501050之间，生长时间为110MIN，压力在100500TORR之间，/比为100020000；步骤九，外延生长结束后，将反应室的温度降至650800之间，采用纯氮气气氛进行退火处理215MIN，然后降至室温，即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。2根据权利要求1所述的一一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其特征在于所述N型或者非故意掺杂GAN电。
7、子阻挡层6结构的发光二极管及生长方法以高纯氢气或氮气作为载气，以三甲基镓、三乙基镓和氨气分别作为GA和N源，用硅烷作为N型掺杂剂。3根据权利要求1所述的一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其特征在于所述所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6为N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层。权利要求书CN104300061A1/3页3一种具有新型的P型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法技术领域0001本发明涉及族氮化物材料制备技术领域，具体为一种具有新型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法。背景技术0002发光二极管LED，LIGHTEMITTINGDIODE是一种半导体固体发光器件。
8、，其利用半导体PN结作为发光材料，可以直接将电转换为光。以氮化镓为代表的族氮化物是直接带隙的宽禁带半导体材料，具有电子飘移饱和速度高，热导率好、强化学键、耐高温以及抗腐蚀等优良性能。其三元合金铟镓氮INGAN带隙从07EV氮化铟INN到34EV氮化镓GAN连续可调，发光波长覆盖了可见光和近紫外光的整个区域。以INGAN/GAN多量子阱为有源层的发光二极管具有高效、环保、节能、寿命长等显著特点，被认为是最有潜力进入普通照明领域的一种新型固态冷光源。0003半导体照明光源的质量和LED芯片的质量息息相关，进一步提高LED的光效、可靠性、寿命是LED材料和芯片技术发展的目标。由于P型GAN的空穴浓度。
9、以及空穴迁移率和N型GAN的电子相比差别很大，造成了LED载流子注入的不对称。一般须在量子阱靠近P型GAN一侧插入一电子阻挡层，以达到阻挡电子泄漏的效果。发明内容0004本发明所解决的技术问题在于提供一种具有新型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，即N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层通过形成一个在LED工作时反向偏置的PN结作为电子阻挡层以解决上述背景技术中的问题。0005本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现一种具有新型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其为LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底1、低温GAN缓冲层2、GAN非掺杂层3、N型GAN层4、多量子阱层5、N型或者非。
10、故意掺杂GAN电子阻挡层6、高温P型GAN层7、P型接触层8；0006其LED外延结构的生长方法，包括以下具体步骤0007步骤一，将衬底1在10001200氢气气氛里进行高温清洁处理520MIN，然后进行氮化处理；0008步骤二，将温度下降到500650之间，生长厚度为2030NM的低温GAN缓冲层2，生长压力控制在300760TORR之间，/比为501000；0009步骤三，所述低温GAN缓冲层2生长结束后，停止通入三甲基镓TMGA，衬底温度升高至9001200之间，对所述低温GAN缓冲层2进行原位热退火处理，退火时间在530MIN，退火之后，将温度调节至10001200之间，外延生长厚度为。
11、052M的GAN非掺杂层3，生长压力在100500TORR之间，/比为1003000；0010步骤四，所述GAN非掺杂层3生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GAN层4，说明书CN104300061A2/3页4厚度为1242M，生长温度在10001200之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；0011步骤五，所述N型GAN层4生长结束后，生长多量子阱层5，所述多量子阱层5包括315个依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由INXGA1XN0X1势阱层和GAN势垒层依次生长而成。所述INXGA1XN势阱层的生长温度在720820之间，压力在100500TORR之间，/比为30。
12、05000，厚度在25NM之间；所述GAN势垒层的生长温度在820920之间，压力在100500TORR之间，/比为3005000，厚度在815NM之间；0012步骤六，所述多量子阱层5生长结束后，生长厚度为2070NM的N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6低温P型GAN层，生长温度在7001100之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；0013步骤七，所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6生长结束后，生长厚度为100800NM的高温P型GAN层7，生长温度在850950之间，生长时间为530MIN，压力在100500TORR之间，/比为3005000；0014步骤八，所。
13、述高温P型GAN7层生长结束后，生长厚度在520NM之间的P型接触层8，生长温度在8501050之间，生长时间为110MIN，压力在100500TORR之间，/比为100020000；0015步骤九，外延生长结束后，将反应室的温度降至650800之间，采用纯氮气气氛进行退火处理215MIN，然后降至室温，即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。0016所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6结构的发光二极管及生长方法以高纯氢气H2或氮气N2作为载气，以三甲基镓TMGA、三乙基镓TEGA和氨气NH3分别作为GA和N源，用硅烷SIH4作为N型掺杂剂。所述所述。
14、N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6为N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层。0017与已公开技术相比，本发明存在以下优点本发明中N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层可以达到与P型GAN层以及多量子阱层之间的晶格匹配，N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层通过形成一个在LED工作时反向偏置的PN结作为电子阻挡层从而有效降低电子泄漏，进而提高氮化镓基发光二极管的发光效率。附图说明0018图1为本发明的LED外延结构示意图。0019图中1、衬底，2、低温GAN缓冲层，3、GAN非掺杂层，4、N型GAN层，5、多量子阱层，6、N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层，7、高温P型GAN层，8、P型接触层。具体实施方。
15、式0020一种具有新型电子阻挡层结构的发光二极管及生长方法，其LED外延结构，从下向上的顺序依次包括衬底1、低温GAN缓冲层2、GAN非掺杂层3、N型GAN层4、多量子阱层5、N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6、高温P型GAN层7、P型接触层8；0021其LED外延结构的生长方法，包括以下具体步骤0022步骤一，将衬底1在10001200氢气气氛里进行高温清洁处理520MIN，然后进说明书CN104300061A3/3页5行氮化处理；0023步骤二，将温度下降到500650之间，生长厚度为2030NM的低温GAN缓冲层2，生长压力控制在300760TORR之间，/比为501000；0024步。
16、骤三，所述低温GAN缓冲层2生长结束后，停止通入三甲基镓TMGA，衬底温度升高至9001200之间，对所述低温GAN缓冲层2进行原位热退火处理，退火时间在530MIN，退火之后，将温度调节至10001200之间，外延生长厚度为052M的GAN非掺杂层3，生长压力在100500TORR之间，/比为1003000；0025步骤四，所述GAN非掺杂层3生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GAN层4，厚度为1242M，生长温度在10001200之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；0026步骤五，所述N型GAN层4生长结束后，生长多量子阱层5，所述多量子阱层5包括315个依次交。
17、叠的量子阱结构，所述量子阱结构由INXGA1XN0X1势阱层和GAN势垒层依次生长而成。所述INXGA1XN势阱层的生长温度在720820之间，压力在100500TORR之间，/比为3005000，厚度在25NM之间；所述GAN势垒层的生长温度在820920之间，压力在100500TORR之间，/比为3005000，厚度在815NM之间；0027步骤六，所述多量子阱层5生长结束后，生长厚度为2070NM的N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6低温P型GAN层，生长温度在7001100之间，压力在100600TORR之间，/比为1003000；0028步骤七，所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层。
18、6生长结束后，生长厚度为100800NM的高温P型GAN层7，生长温度在850950之间，生长时间为530MIN，压力在100500TORR之间，/比为3005000；0029步骤八，所述高温P型GAN7层生长结束后，生长厚度在520NM之间的P型接触层8，生长温度在8501050之间，生长时间为110MIN，压力在100500TORR之间，/比为100020000；0030步骤九，外延生长结束后，将反应室的温度降至650800之间，采用纯氮气气氛进行退火处理215MIN，然后降至室温，即得LED外延结构，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀加工工艺制成单颗小尺寸芯片。0031所述N型或者非故意掺。
19、杂GAN电子阻挡层6结构的发光二极管及生长方法以高纯氢气H2或氮气N2作为载气，以三甲基镓TMGA、三乙基镓TEGA和氨气NH3分别作为GA和N源，用硅烷SIH4作为N型掺杂剂。所述所述N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层6为N型或者非故意掺杂GAN电子阻挡层。0032以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。说明书CN104300061A1/1页6图1说明书附图CN104300061A。