一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法
【专利摘要】本发明提供一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法,其生长方法包括以下步骤：衬底在高温的氢气环境下处理完成后，AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝（TMAl），在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa，PN2环境下退火，生长一层掺杂In的GaN层，InGaN层结束后，停止通入TMIn，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火；本发明通过在蓝宝石衬底上生复合成核层以及插入适当的高温退火步骤，可以减少氮化镓与蓝宝石衬底之间形成的高密度的位错，进而降低了穿透位错对量子阱有源区的破坏，从而提高了氮化镓基LED的内量子效率和发光效率。
【专利说明】一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及III族氮化物材料制备【技术领域】，具体为一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法。
【背景技术】
[0002]LED是英文Light Emitting Diode (发光二极管)的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好，可以直接将电转换为光。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压)，电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
[0003]GaN是极稳定的化合物和坚硬的高熔点材料，也是直接跃迁的宽带隙半导体材料，不仅具有良好的物理和化学性质，而且具有电子饱和速率高、热导率好、禁带宽度大、介电常数小和强的抗辐照能力等特点，可用来制备稳定性好、寿命长、耐腐蚀和耐高温的大功率器件，目前广泛应用于光电子、蓝绿光LED、高温大功率器件和高频微波器件等光电器件。
[0004]GaN外延层和蓝宝石衬底之间存在大的晶格失配，在量子阱下面GaN层和蓝宝石衬底之间形成高密度的穿透位错(螺旋、刃型和混合位错)，穿透位错能够沿着c轴生长方向到达量子阱有源区，并在有源区即穿透位错末端形成V型缺陷，破坏InGaN/GaN量子阱界面，进而影响量子阱发光特性。因此，为了减少穿透位错到达量子阱有源区的数量，降低有源区V型缺陷密度，有必要提供一种新的成核层结构，来克服上述缺点，提高晶体质量。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题在于提供一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，以解决上述【背景技术】中的问题。
[0006]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其复合成核层外延结构从下向上的顺序依次包括:衬底、低温复合成核层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0007](I)将衬底在1100-120(TC氢气气氛里进行高温清洁处理5_20min，然后进行氮化处理；
[0008](2)衬底在高温的氢气环境下处理完成后，降温生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层，所述的复合成核层生长分为六步:[I]将温度下降到500-65(TC，生长厚度为3-8nm, Al组分逐渐升高的AlGaN层，Al组分增加至30%，生长压力为400_600Torr，V / III比为200-2500 ;[2]A1组分逐渐升高的AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝(TMA1)，在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，厚度为3-8nm ； [3]非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa，PN2环境下退火，退火温度为800-1000°C，退火时间为3_6min ；
[4]PN2环境下退火结束后，生长一层掺杂In的GaN层，生长温度为600-800°C，生长压力为400-600Torr，V / III比为200-3000 ； [5] InGaN层结束后，停止通入TMIn，生长温度降至500-650°C，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分由30%逐渐降至O，生长压力为400-600Torr, V /III比为200-2500 ； [6]Al组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火，退火温度为900-1100°C，退火时间为3_8min ；
[0009](3)低温复合成核层最后一步退火结束后，将温度调节至1000-1200°C，生长一层外延生长厚度为1-2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为100_500Torr，V / III比为300-3500 ；
[0010](4) GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度为2-4 μ m，生长温度为 950-1150°C，生长压力为 300_500Torr，V /III比为 300-2500 ；
[0011](5) N型GaN层生长结束后，生长浅阱层，浅阱包括5_20个依次交叠的量子讲结构，所述量子讲结构由InxGal-xN(0〈x〈0.1)势讲层和GaN势鱼层依次生长而成，所述InxGal-xN势阱层的生长温度为750-850°C，生长压力为100_500Torr，V / III比为500-10000，厚度为l_3nm;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为100-500Torr, V /III比为 500-10000，厚度为 10_30nm ；
[0012](6)浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGal-yN (0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成。所述InyGal-yN势阱层的生长温度为700-800°C，生长压力为100-500Torr之间，V / III比为2000-20000，厚度为2_5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为 100-500Torr，V /III比为 2000-20000，厚度为 5_15nm ；
[0013](7)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为50_150nm的低温P型GaN层，生长温度在650-800°C之间，生长时间为3-20min，压力在100_500Torr之间，V /III比为500-3500 ；
[0014](8)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50_150nm的P型AlGaN层，生长温度为900-1000°C之间，生长时间为2-10min，生长压力为50_300Torr，V / III比为500-10000, P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5%_20% ；
[0015](9)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50_300nm的高温P型GaN层，生长温度为900-1000°C，生长时间为10-25min，生长压力为100_500Torr，V /III比为500-3500 ；
[0016](10)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在5_10nm之间的P型接触层，生长温度为650-850°C之间，生长时间为0.5-5min，压力为100_500Torr，V / III比为10000-20000 ；
[0017](11)外延生长结束后，将反应室的温度降至600-900°C之间，在PN2气氛进行退火处理10-30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0018]所述外延结构的生长过程中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源。
[0019]所述外延结构的生长过程中以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
[0020]所述外延结构的生长过程中以氮气(N2)或氢气(H2)作为载气。
[0021]与已公开技术相比，本发明存在以下优点:本发明通过在蓝宝石衬底上生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层以及插入适当的高温退火步骤,一方面，可以减少氮化镓与蓝宝石衬底之间形成的高密度的位错，进而降低了穿透位错对量子阱有源区的破坏，从而提高了氮化镓基LED的内量子效率和发光效率；另一方面，此种复合成核层晶体与蓝宝石衬底匹配度相对较高，晶体质量较好，提高了氮化镓基LED的抗静电能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的低温复合成核层生长示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其复合成核层外延结构从下向上的顺序依次包括:衬底、低温复合成核层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0026](I)将衬底在1100°C氢气气氛里进行高温清洁处理5min，然后进行氮化处理；
[0027](2)衬底在高温的氢气环境下处理完成后，降温生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层，所述的复合成核层生长分为六步:[I]将温度下降到500°C，生长厚度为3nm，Al组分逐渐升高的AlGaN层，Al`组分增加至30%，生长压力为400Torr，V / III比为200 ； [2] Al组分逐渐升高的AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝(TMA1)，在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，厚度为3nm;[3]非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa，PN2环境下退火，退火温度为800°C，退火时间为3min ； [4]PN2环境下退火结束后，生长一层掺杂In的GaN层，生长温度为600°C，生长压力为400Torr，V / III比为200 ； [5] InGaN层结束后，停止通入TMIn，生长温度降至500°C，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分由30%逐渐降至0，生长压力为400Torr，V / III比为200 ； [6] Al组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火，退火温度为900°C，退火时间为3min ；
[0028](3)低温复合成核层最后一步退火结束后，将温度调节至ΙΟΟΟ?，生长一层外延生长厚度为I μ m的GaN非掺杂层，生长压力为IOOTorr, V / III比为300 ；
[0029](4) GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度为
2μ m，生长温度为950°C，生长压力为300Torr，V /III比为300 ；
[0030](5)N型GaN层生长结束后，生长浅阱层，浅阱包括5个依次交叠的量子阱结构，所述量子讲结构由InxGal_xN(0〈x〈0.1)势讲层和GaN势鱼层依次生长而成。所述InxGal-xN势阱层的生长温度为750°C，生长压力为lOOTorr，V / III比为500，厚度为Inm;所述GaN势垒层的生长温度为850°C，生长压力为lOOTorr，V /III比为500-10000，厚度为IOnm ；
[0031](6)浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGal-yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成。所述InyGal-yN势阱层的生长温度为700°C，生长压力为IOOTorr之间，V /III比为2000，厚度为2nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850°C，生长压力为IOOTorr, V / III比为 2000，厚度为 5nm ；
[0032](7)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为50nm的低温P型GaN层，生长温度在650°C之间，生长时间为3min，压力在IOOTorr之间，V /III比为500 ；
[0033](8)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50nm的P型AlGaN层，生长温度为900°C之间，生长时间为2min，生长压力为50Torr，V /III比为500，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5% ；
[0034](9)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50nm的高温P型GaN层，生长温度为900°C，生长时间为lOmin，生长压力为IOOTorr, V /III比为500 ；
[0035](10)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在5nm之间的P型接触层，生长温度为650°C之间，生长时间为0.5min，压力为IOOTorr, V /III比为10000 ；
[0036](11)外延生长结束后，将反应室的温度降至600°C之间，在PN2气氛进行退火处理lOmin，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0037]本实施例以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源；以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂；以氮气(N2)作为载气。
[0038]实施例2
[0039]一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其复合成核层外延结构从下向上的顺序依次包括:衬底、低温复合成核层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0040](I)将衬底在1200°C氢气气氛里进行高温清洁处理20min，然后进行氮化处理；
[0041](2)衬底在高温的氢气环境下处理完成后，降温生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层，所述的复合成核层生长分为六步:[I]将温度下降到650°C，生长厚度为8nm，Al组分逐渐升高的AlGaN层，Al组分增加至30%，生长压力为600Torr，V / III比为2500 ； [2]Al组分逐渐升高的AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝(TMA1)，在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，厚度为Snm ； [3]非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa, PN2环境下退火，退火温度为1000°C，退火时间为6min ;[4]PN2环境下退火结束后，生长一层掺杂In的GaN层，生长温度为800°C，生长压力为600Torr，V /III比为3000 ; [5]InGaN层结束后，停止通入TMIn，生长温度降至650°C，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分由30%逐渐降至O，生长压力为600Torr，V /III比为2500 ; [6] Al组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火，退火温度为1100°C，退火时间为8min ；
[0042](3)低温复合成核层最后一步退火结束后，将温度调节至1000-120(TC，生长一层外延生长厚度为1-2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为100_500Torr，V / III比为300-3500 ；
[0043](4) GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度为4μ m，生长温度为1150°C，生长压力为500Torr，V /III比为2500 ；
[0044](5)N型GaN层生长结束后，生长浅阱层，浅阱包括20个依次交叠的量子阱结构，所述量子讲结构由InxGal_xN(0〈x〈0.1)势讲层和GaN势鱼层依次生长而成,所述InxGal-xN势阱层的生长温度为850°C，生长压力为500Torr，V /III比为10000，厚度为3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为950°C，生长压力为500Torr，V /III比为10000，厚度为30nm ；
[0045](6)浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGal_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成。所述InyGal-yN势阱层的生长温度为800°C之间，生长压力为500Torr之间，V /III比为20000，厚度为5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为950°C，生长压力为 5OOTorr, V / III比为 20000，厚度为 15nm ；
[0046](7)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为150nm的低温P型GaN层，生长温度在800°C之间，生长时间为20min，压力在500Torr之间，V /III比为3500 ；
[0047](8)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为150nm的P型AlGaN层，生长温度为1000°C之间，生长时间为lOmin，生长压力为300Torr，V /III比为10000，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为20% ；
[0048](9)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为300nm的高温P型GaN层，生长温度为1000°C，生长时间为25min，生长压力为500Torr, V /III比为3500 ；
[0049](10)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在IOnm之间的P型接触层，生长温度为850°C之间，生长时间为5min，压力为500Torr, V /III比为20000 ；
[0050](11)外延生长结束后，将反应室的温度降至900°C之间，在PN2气氛进行退火处理30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0051]本实施例以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源；以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂；以氮气(N2)作为载气。
[0052]实施例3
[0053]一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其复合成核层外延结构从下向上的顺序依次包括:衬底、低温复合成核层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其生长方法具体包括以下步骤:
[0054](I)将衬底在1150°C氢气气氛里进行高温清洁处理15min，然后进行氮化处理；
[0055](2)衬底在高温的氢气环境下处理完成后，降温生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层，所述的复合成核层生长分为六步:[I]将温度下降到550°C，生长厚度为5nm，Al组分逐渐升高的AlGaN层，Al组分增加至30%，生长压力为500Torr，V /III比为500 ；[2]A1组分逐渐升高的AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝(TMA1)，在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，厚度为5nm;[3]非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa，PN2环境下退火，退火温度为900°C，退火时间为5min ； [4]PN2环境下退火结束后，生长一层掺杂In的GaN层，生长温度为700°C，生长压力为500Torr，V /III比为800 ； [5] InGaN层结束后，停止通入TMIn，生长温度降至550°C，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分由30%逐渐降至O，生长压力为500Torr，V /III比为500 ；[6]A1组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火，退火温度为950°C，退火时间为5min ；
[0056](3)低温复合成核层最后一步退火结束后，将温度调节至1050°C，生长一层外延生长厚度为1.5 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为200Torr, V / III比为500 ；
[0057](4) GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度为
3μ m，生长温度为1000°C，生长压力为400Torr，V /III比为400 ；
[0058](5)N型GaN层生长结束后，生长浅阱层，浅阱包括15个依次交叠的量子阱结构，所述量子讲结构由InxGal_xN(0〈x〈0.1)势讲层和GaN势鱼层依次生长而成,所述InxGal-xN势阱层的生长温度为750-850°C，生长压力为，300Torr，V /III比为6000，厚度为2nm ;所述GaN势垒层的生长温度为900°C，生长压力为300Torr，V / III比为2000，厚度为20nm ；
[0059](6)浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGal_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成。所述InyGal-yN势阱层的生长温度为750°C之间，生长压力为150Torr之间，V / III比为2050，厚度为3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为900°C，生长压力为 400Torr, V / III比为 10000，厚度为 IOnm ；
[0060](7)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为90nm的低温P型GaN层，生长温度在700°C之间，生长时间为16min，压力在400Torr之间，V /III比为800;
[0061](8)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为90nm的P型AlGaN层，生长温度为950°C之间，生长时间为8min，生长压力为80Torr，V /III比为800，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为15% ；
[0062](9)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为200nm的高温P型GaN层，生长温度为950°C，生长时间为15min，生长压力为300Torr, V /III比为1500 ；
[0063](10)所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在6nm之间的P型接触层，生长温度为750°C之间，生长时间为3min，压力为400Torr, V /III比为15000 ；
[0064](11)外延生长结束后，将反应室的温度降至700°C之间，在PN2气氛进行退火处理20min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
[0065]本实施例以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMA1)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源；以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂；以氮气(N2)作为载气。
[0066]本发明通过在蓝宝石衬底上生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层以及插入适当的高温退火步骤，一方面，可以减少氮化镓与蓝宝石衬底之间形成的高密度的位错，进而降低了穿透位错对量子阱有源区的破坏，从而提高了氮化镓基LED的内量子效率和发光效率；另一方面，此种复合成核层晶体与蓝宝石衬底匹配度相对较高，晶体质量较好，提高了氮化镓基LED的抗静电能力。
[0067]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。
【权利要求】
1.一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其复合成核层外延结构从下向上的顺序依次包括:衬底、低温复合成核层、GaN非掺杂层、N型掺杂GaN层、浅阱层、多量子阱有源层、低温P型GaN层、P型AlGaN层、高温P型GaN层、P型接触层，其特征在于:其生长方法具体包括以下步骤: Cl)将衬底在1100-120(TC氢气气氛里进行高温清洁处理5-20min，然后进行氮化处理； (2)衬底在高温的氢气环境下处理完成后，降温生长AlGaN/GaN/InGaN/AlGaN复合成核层，所述的复合成核层生长分为六步:[I]将温度下降到500-650°C，生长厚度为3-8nm，Al组分逐渐升高的AlGaN层，Al组分增加至30%，生长压力为400_600Torr，V / III比为200-2500 ；[2]A1组分逐渐升高的AlGaN层生长结束后，停止通入三甲基铝(TMA1)，在其他生长条件不变的情况下生长一层非掺杂GaN层，厚度为3-8nm ； [3]非掺杂GaN层生长结束后，停止通入TMGa，PN2环境下退火，退火温度为800-1000°C，退火时间为3_6min ; [4]PN2环境下退火结束后，生长一层掺杂In的GaN层，生长温度为600-800°C,生长压力为400-600Torr, V /III比为200-3000 ; [5] InGaN层结束后，停止通入TMIn,生长温度降至500-650°C，生长一层Al组分逐渐降低的AlGaN层，Al组分由30%逐渐降至O，生长压力为400-600Torr, V /III比为200-2500 ；[6]A1组分逐渐降低的AlGaN层结束后，停止通入所有MO源，再在PN2环境下退火，退火温度为900-1100°C，退火时间为3_8min ； (3)低温复合成核层最后一步退火结束后，将温度调节至1000-120(TC，生长一层外延生长厚度为1-2 μ m的GaN非掺杂层，生长压力为100_500Torr，V / III比为300-3500 ； (4)GaN非掺杂层生长结束后，生长一层Si掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度为2_4μ m,生长温度为 950-1150°C，`生长压力为 300-500Torr，V /III比为 300-2500 ； (5)N型GaN层生长结束后，生长浅阱层，浅阱包括5-20个依次交叠的量子阱结构，所述量子讲结构由InxGal_xN(0〈x〈0.1)势讲层和GaN势鱼层依次生长而成,所述InxGal-xN势阱层的生长温度为750-850°C，生长压力为100-500Torr，V /III比为500-10000，厚度为l_3nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850_950°C，生长压力为100_500Torr，V /III比为500-10000，厚度为 10-30nm; (6)浅阱层生长结束后，生长多量子阱有源层，所述多量子阱有源层包括6-15个阱垒依次交叠的量子阱结构，所述量子阱结构由InyGal_yN(0.2<x<0.5)势阱层和η型掺杂GaN势垒层依次生长而成。所述InyGal-yN势阱层的生长温度为700-800°C，生长压力为100-500Torr之间，V / III比为2000-20000，厚度为2_5nm ;所述GaN势垒层的生长温度为850-950°C，生长压力为 100-500Torr，V / III比为 2000-20000，厚度为 5_15nm ; (7)所述多量子阱有源层生长结束后，生长厚度为50-150nm的低温P型GaN层，生长温度在650-800°C之间，生长时间为3-20min，压力在100-500Torr之间，V /III比为500-3500 ； (8)所述低温P型GaN层生长结束后，生长厚度为50-150nm的P型AlGaN层，生长温度为900-1000°C之间，生长时间为2-10min，生长压力为50_300Torr，V / III比为500-10000，P型AlGaN层中Al的摩尔组分含量为5%_20% ； (9)所述P型AlGaN层生长结束后，生长厚度为50_300nm的高温P型GaN层，生长温度为 900-1000°C，生长时间为 10-25min，生长压力为 100-500Torr, V /III比为 500-3500 ；(10 )所述高温P型GaN层生长结束后，生长厚度在5-10nm之间的P型接触层，生长温度为 650-850°C之间，生长时间为 0.5-5min，压力为 100-500Torr, V / III比为 10000-20000 ； (11)外延生长结束后，将反应室的温度降至600-900 V之间，在PN2气氛进行退火处理10-30min，而后逐渐降至室温，随后，经过清洗、沉积、光刻和刻蚀后续加工工艺制成单颗小尺寸芯片。
2.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其特征在于:所述外延结构的生长过程中以三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)和氨气(NH3)分别作为Ga、Al、In和N源。
3.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其特征在于:所述外延结构的生长过程中以硅烷(SiH4)和二茂镁(CP2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
4.根据权利要求1所述的一种提高氮化镓晶体质量的复合成核层的生长方法，其特征在于:所述外延结构的生 长过程中以氮气(N2)或氢气(H2)作为载气。
【文档编号】H01L33/00GK103824916SQ201410091144
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】张华 , 肖云飞 申请人:合肥彩虹蓝光科技有限公司