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一种Mg掺杂P型GaN外延生长方法,其二极管外延片结构从下向上的顺序依次为：衬底、中温GaN缓冲层、N型GaN层、浅量子阱、复合量子阱层、P型GaN层、P型AlGaN层、P型GaN层、P型接触层、IN掺杂的低温P‑GAN层，其特征在于：在InGaN/GaN多量子阱发光层与P型AlGaN之间生长具有In掺杂的低温P型氮化镓层，接下生长的P型AlGaN层可将In完全析出，大大提高空穴浓度，同时在P型AlGaN层后低温生长P型氮化镓层，低温P型氮化镓层可抑制P型掺杂剂的扩散作用，其具体生长方法为：(1)将衬底材料在氢气气氛里进行退火，清洁衬底表面，温度为1040‑1180℃，然后进行氮化处理；(2)中温缓冲层生长:在衬底氢化处理后结束后，将衬底温度升高至650‑850℃，再次行热退火处理，退火时间为10‑20min，退火之后，将温度调节至750‑900℃，在Ⅴ/Ⅲ摩尔比为400‑2800条件下外延生长厚度为0.6‑1.5um间的高温不掺杂GaN，此生长过程中，生长压力为300‑450Torr；(3)N型层生长：中温缓冲层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型层，厚度为1.2‑4.2um，生长温度为1000‑1200℃，生长压力为300‑450Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为400‑2800；(4)浅量子阱SW生长：由6‑12个周期的InxGa1‑XN(0.04<x<0.4)/GaN多量子阱组成，其中阱的厚度为2‑5nm，生长温度为700‑900℃，生长压力为100‑600Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350‑43000；(5)复合量子阱层MQW生长：由3‑15个周期的InyGa1‑yN(x<y<1)/GaN多量子阱组成，阱中In的组份为10％‑50％，阱的厚度为2‑5nm，生长温度为720‑820℃，生长压力为100‑500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350‑4300，垒层厚度为10‑15nm，生长温度为820‑920℃，生长压力为100‑500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350‑4300；(6)P型层生长：发光层多量子阱层生长结束后，生长厚度为10‑100nm的In掺杂p型GaN层，生长温度为620‑820℃，生长时间为5‑35min，生长压力为100‑500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为300‑5000，在生长P型层的过程中，N<sub>2</sub>作为载气；(7)P型层生长：P型层生长结束后，生长厚度为16‑35nm的p型AlGaN层，生长温度为950‑1150℃，生长时间为9‑12min，生长压力为150‑500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1480‑13800，Al的组分为15％‑25％；(8)P型层生长：P型层生长结束后，生长厚度为100‑800nm的p型GaN层，生长温度为850‑950℃，生长时间为5‑30min，生长压力为100‑500Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为350‑4300；(9)P型层生长：P型层生长结束后，生长厚度为5‑20nm的p型接触层，生长温度为850‑1050℃，生长时间为1‑10min，生长压力为200‑450Torr，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1480‑13800；(10)IN掺杂的低温P‑GAN层生长，P型层生长结束后，生长厚度为10‑18nm的变量掺杂层，生长温度为550‑650℃，分三个阶段生长，第一阶段：压力为550‑600Torr,流量为400‑450sccm/min；第二阶段：压力为300‑400Torr,流量为240‑260sccm/min；第三阶段：压力为150‑200Torr,流量为350‑500sccm/min，Ⅴ/Ⅲ摩尔比为1480‑13800；(11)外延生长结束后，将反应室的温度降至400‑700℃，采用纯氮气氛围进行退火处理5‑10min，随后降至室温，外延制程结束。 |
