CN102769078A - 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法 - Google Patents

高生长速率的P型GaN结构LED制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102769078A
CN102769078A CN2012102419345A CN201210241934A CN102769078A CN 102769078 A CN102769078 A CN 102769078A CN 2012102419345 A CN2012102419345 A CN 2012102419345A CN 201210241934 A CN201210241934 A CN 201210241934A CN 102769078 A CN102769078 A CN 102769078A
Authority
CN
China
Prior art keywords
growth
temperature
gan
type gan
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012102419345A
Other languages
English (en)
Inventor
郭丽彬
李刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Original Assignee
Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd filed Critical Hefei Irico Epilight Technology Co Ltd
Priority to CN2012102419345A priority Critical patent/CN102769078A/zh
Publication of CN102769078A publication Critical patent/CN102769078A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高生长速率的P型GaN结构LED的制造方法，所述方法包括以下步骤：在反应室中加热衬底，然后降温生长低温GaN缓冲层，然后升温生长高温GaN缓冲层；在所述缓冲层上，生长N型GaN层；在N型GaN层上生长2至10个InGaN/GaN量子阱，接着生长3至15个InGaN/GaN量子阱；在量子阱层上生长P型GaN层。本发明通过借助高生长速率生长P型GaN层，减少生长时间，其LED结构能够减少In的挥发，并且减少对临近周期InGaN的破坏，从而有效减少对发光层多量子阱结构的伤害，提高量子阱晶体质量，提高出光效率。

Description

高生长速率的P型GaN结构LED制造方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种P型GaN结构LED制造方法，具体涉及一种高生长速率的P型GaN结构LED制造方法。
背景技术
目前，现有技术制作的GaN基白光二极管中，发光层多量子阱 （MQW）的晶体质量不好，导致量子阱发光效率低下。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的上述缺点和不足，提供了一种高生长速率的P型GaN结构LED制造方法。本发明通过借助高生长速率生长P型GaN层，减少生长时间，其LED结构能够减少In的挥发，并且减少对临近周期InGaN的破坏，从而有效减少对发光层多量子阱结构的伤害，提高量子阱晶体质量，提高出光效率。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种高生长速率的P型GaN结构LED的制造方法，所述方法包括以下步骤：
将衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度控制在1030-1200℃之间，然后进行氮化处理；
将温度下降到500-650℃之间，生长20-30 nm厚的低温GaN缓冲层，此生长过程中，生长压力控制在300-760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在500-3200之间；
所述低温GaN缓冲层生长结束后，停止通入TMGa，将衬底温度升高至900-1200℃之间，对低温GaN缓冲层原位进行热退火处理，退火时间在5-30min之间；退火之后，将温度调节至1000-1200℃之间，外延生长厚度为0.5-2μm间的高温GaN缓冲层，生长压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度在1.2-4.2μm，生长温度在1000-1200℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ /Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
由2-10个周期的InxGa1-XN(0.04<x<0.4)/GaN 多量子阱组成浅量子阱，所述浅量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在700-900℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成发光层多量子阱，所述发光层多量子阱中In的重量百分比在10%-50%之间，所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在720-820℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；垒层厚度不变，所述厚度在10-15nm之间，生长温度在820-920℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
所述发光层多量子阱生长结束后，生长厚度为100-800nm之间的p型GaN层，生长温度在620-820℃之间，生长时间在5-35min之间，压力在100-500 Torr之间，在所述生长P型GaN层的过程中，TMGa的摩尔流量为4.63×10-4至1.40×10-3摩尔每分钟，氨气的流量为20至80升每分钟；
外延生长结束后，将反应室的温度降至650-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2-15min，随后降至室温，即得。
优选的，所述衬底材料为蓝宝石、GaN单晶、单晶硅或碳化硅单晶。
本发明的优点在于，本发明通过控制P型GaN层生长速率和控制TMGa的摩尔流量制造高生长速率的P型GaN结构LED，本发明通过借助高生长速率生长P型GaN层，减少生长时间，其LED结构能够减少In的挥发，并且减少对临近周期InGaN的破坏，从而有效减少对发光层多量子阱结构的伤害，提高量子阱晶体质量，提高出光效率。
附图说明
 图1是LED外延结构的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的实施例利用Vecco MOCVD系统实施。
实施例
如图1所示的LED外延结构，包括：衬底1、低温GaN缓冲层2、高温GaN缓冲层3、N型GaN层4、浅量子阱5、发光层多量子阱6和p 型GaN层7。 
高生长速率的P型GaN结构LED的制造方法的具体步骤如下：
将衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度控制在1030-1200℃之间，然后进行氮化处理，所述衬底是适合GaN及其半导体外延材料生长的材料，如蓝宝石，GaN单晶，单晶硅、碳化硅单晶等；
将温度下降到500-650℃之间，生长20-30 nm厚的低温GaN缓冲层，此生长过程中，生长压力控制在300-760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在500-3200之间；
所述低温GaN缓冲层生长结束后，停止通入TMGa，将衬底温度升高至900-1200℃之间，对低温GaN缓冲层原位进行热退火处理，退火时间在5-30min之间；退火之后，将温度调节至1000-1200℃之间，外延生长厚度为0.5-2μm间的高温GaN缓冲层，生长压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度在1.2-4.2μm，生长温度在1000-1200℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
由2-10个周期的InxGa1-XN(0.04<x<0.4)/GaN 多量子阱组成浅量子阱，所述浅量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在700-900℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成发光层多量子阱，所述发光层多量子阱中In的重量百分比在10%-50%之间，所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在720-820℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；垒层厚度不变，厚度在10-15nm之间，生长温度在820-920℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
所述发光层多量子阱生长结束后，生长厚度为100-800nm之间的p型GaN层，生长温度在620-820℃之间，生长时间在5-35min之间，压力在100-500 Torr之间，在所述生长P型GaN层的过程中，TMGa的摩尔流量为4.63×10-4至1.40×10-3摩尔每分钟，氨气的流量为20至80升每分钟；
外延生长结束后，将反应室的温度降至650-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2-15min，随后降至室温，即得。
外延结构（外延片）经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等后续加工工艺制成单科小尺寸芯片。
本实施例以高纯氢气或氮气作为载气，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，用硅烷（SiH4）和二茂镁（Cp2Mg）分别作为n、p型掺杂剂。
本实施例通过控制P型GaN层生长速率和控制TMGa的摩尔流量制造高生长速率的P型GaN结构LED，本实施例通过借助高生长速率生长P型GaN层，减少生长时间，其LED结构能够减少In的挥发，并且减少对临近周期InGaN的破坏，从而有效减少对发光层多量子阱结构的伤害，提高量子阱晶体质量，提高出光效率。

Claims (2)

1.一种高生长速率的P型GaN结构LED的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将衬底在氢气气氛里进行退火，清洁所述衬底表面，温度控制在1030-1200℃之间，然后进行氮化处理；
将温度下降到500-650℃之间，生长20-30 nm厚的低温GaN缓冲层，此生长过程中，生长压力控制在300-760 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在500-3200之间；
所述低温GaN缓冲层生长结束后，停止通入TMGa，将衬底温度升高至900-1200℃之间，对所述低温GaN缓冲层原位进行热退火处理，退火时间在5-30min之间；退火之后，将温度调节至1000-1200℃之间，外延生长厚度为0.5-2μm间的高温GaN缓冲层，生长压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
所述高温GaN缓冲层生长结束后，生长一层掺杂浓度稳定的N型GaN层，厚度在1.2-4.2μm，生长温度在1000-1200℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-3000之间；
由2-10个周期的InxGa1-XN(0.04<x<0.4)/GaN 多量子阱组成浅量子阱，所述浅量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在700-900℃之间，压力在100-600 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
由3-15个周期的InyGa1-yN(x<y<1)/GaN 多量子阱组成发光层多量子阱，所述发光层多量子阱中In的重量百分比在10%-50%之间，所述发光层多量子阱的厚度在2-5nm之间，生长温度在720-820℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；垒层厚度不变，所述厚度在10-15nm之间，生长温度在820-920℃之间，压力在100-500 Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-5000之间；
所述发光层多量子阱生长结束后，生长厚度为100-800nm之间的p型GaN层，生长温度在620-820℃之间，生长时间在5-35min之间，压力在100-500 Torr之间，在所述生长P型GaN层的过程中，TMGa的摩尔流量为4.63×10-4至1.40×10-3摩尔每分钟，氨气的流量为20至80升每分钟；
外延生长结束后，将反应室的温度降至650-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2-15min，随后降至室温，即得。
2.根据权利要求1所述的高生长速率的P型GaN结构LED的制造方法，其特征在于，所述衬底材料为蓝宝石、GaN单晶、单晶硅或碳化硅单晶。
CN2012102419345A 2012-07-13 2012-07-13 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法 Pending CN102769078A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012102419345A CN102769078A (zh) 2012-07-13 2012-07-13 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012102419345A CN102769078A (zh) 2012-07-13 2012-07-13 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102769078A true CN102769078A (zh) 2012-11-07

Family

ID=47096392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012102419345A Pending CN102769078A (zh) 2012-07-13 2012-07-13 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102769078A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103219438A (zh) * 2013-04-08 2013-07-24 合肥彩虹蓝光科技有限公司 改善应力释放和载流子存储的发光二极管浅阱生长方法
CN103227251A (zh) * 2013-05-16 2013-07-31 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法
CN103337572A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 武汉迪源光电科技有限公司 一种GaN基LED外延结构及其生长方法
CN103730557A (zh) * 2014-01-03 2014-04-16 合肥彩虹蓝光科技有限公司 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
CN103811601A (zh) * 2014-03-12 2014-05-21 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法
CN103824909A (zh) * 2014-03-12 2014-05-28 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法
CN103972332A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种p型氮化镓材料空穴激活的方法
CN104638075A (zh) * 2015-02-06 2015-05-20 苏州新纳晶光电有限公司 一种可提高led亮度的外延结构制备方法
CN109301040A (zh) * 2018-08-31 2019-02-01 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN112582505A (zh) * 2020-11-13 2021-03-30 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管外延片的生长方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001119065A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd ｐ型窒化物半導体及びその製造方法
CN101212000A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 上海蓝光科技有限公司 发光二极管器件结构及其制作方法
CN101521258A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 武汉华灿光电有限公司 一种提高发光二极管外量子效率的方法
CN101661986A (zh) * 2008-08-26 2010-03-03 住友电气工业株式会社 制造氮化物半导体光学器件和外延晶片的方法
CN102005513A (zh) * 2009-08-28 2011-04-06 上海蓝宝光电材料有限公司 具有低温p型GaN层的氮化镓系发光二极管
CN102130223A (zh) * 2010-12-06 2011-07-20 山东华光光电子有限公司 一种GaN基LED外延片表面粗化方法
CN102157657A (zh) * 2011-01-26 2011-08-17 中山大学 一种GaN基发光二极管以及制作方法
CN102368519A (zh) * 2011-10-27 2012-03-07 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001119065A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd ｐ型窒化物半導体及びその製造方法
CN101212000A (zh) * 2006-12-29 2008-07-02 上海蓝光科技有限公司 发光二极管器件结构及其制作方法
CN101661986A (zh) * 2008-08-26 2010-03-03 住友电气工业株式会社 制造氮化物半导体光学器件和外延晶片的方法
CN101521258A (zh) * 2009-03-27 2009-09-02 武汉华灿光电有限公司 一种提高发光二极管外量子效率的方法
CN102005513A (zh) * 2009-08-28 2011-04-06 上海蓝宝光电材料有限公司 具有低温p型GaN层的氮化镓系发光二极管
CN102130223A (zh) * 2010-12-06 2011-07-20 山东华光光电子有限公司 一种GaN基LED外延片表面粗化方法
CN102157657A (zh) * 2011-01-26 2011-08-17 中山大学 一种GaN基发光二极管以及制作方法
CN102368519A (zh) * 2011-10-27 2012-03-07 华灿光电股份有限公司 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103972332A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种p型氮化镓材料空穴激活的方法
CN103972332B (zh) * 2013-01-31 2016-09-07 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种p型氮化镓材料空穴激活的方法
CN103219438A (zh) * 2013-04-08 2013-07-24 合肥彩虹蓝光科技有限公司 改善应力释放和载流子存储的发光二极管浅阱生长方法
CN103227251B (zh) * 2013-05-16 2015-11-25 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法
CN103227251A (zh) * 2013-05-16 2013-07-31 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法
CN103337572A (zh) * 2013-06-28 2013-10-02 武汉迪源光电科技有限公司 一种GaN基LED外延结构及其生长方法
CN103730557A (zh) * 2014-01-03 2014-04-16 合肥彩虹蓝光科技有限公司 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
CN103730557B (zh) * 2014-01-03 2016-09-14 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种具有新型的p型电子阻挡层结构的发光二极管的生长方法
CN103811601A (zh) * 2014-03-12 2014-05-21 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法
CN103811601B (zh) * 2014-03-12 2016-08-17 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法
CN103824909A (zh) * 2014-03-12 2014-05-28 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法
CN103824909B (zh) * 2014-03-12 2016-09-14 合肥彩虹蓝光科技有限公司 一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法
CN104638075A (zh) * 2015-02-06 2015-05-20 苏州新纳晶光电有限公司 一种可提高led亮度的外延结构制备方法
CN104638075B (zh) * 2015-02-06 2017-07-21 苏州新纳晶光电有限公司 一种可提高led亮度的外延结构制备方法
CN109301040A (zh) * 2018-08-31 2019-02-01 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN109301040B (zh) * 2018-08-31 2021-06-11 华灿光电（浙江）有限公司 一种氮化镓基发光二极管外延片及其制作方法
CN112582505A (zh) * 2020-11-13 2021-03-30 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管外延片的生长方法
CN112582505B (zh) * 2020-11-13 2021-11-05 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管外延片的生长方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102769078A (zh) 高生长速率的P型GaN结构LED制造方法
CN103066174A (zh) 一种提高GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法
CN102306691B (zh) 一种提高发光二极管发光效率的方法
CN102842661A (zh) 氮化镓基发光二极管外延生长方法
CN103227251B (zh) 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法
CN103730552B (zh) 一种提高led发光效率的外延生长方法
CN102709424A (zh) 一种提高发光二极管发光效率的方法
CN102881788A (zh) 一种改善GaN基LED量子阱结构提高载子复合效率的外延生长方法
CN102931303A (zh) 外延结构及其生长方法
CN101604716A (zh) 一种深紫外发光二极管及其制备方法
CN102368519A (zh) 一种提高半导体二极管多量子阱发光效率的方法
CN103730557A (zh) 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
CN106328771B (zh) 一种在金属氮化镓复合衬底上外延无裂纹高晶体质量led外延层的方法
CN103165777B (zh) 具有梯形结构的n型插入层的led外延片及其生长方法
CN103824909A (zh) 一种提高GaN基LED发光亮度的外延方法
CN106711295B (zh) 一种GaN基发光二极管外延片的生长方法
CN102867892A (zh) 具有In掺杂的低温生长P型GaN外延方法
CN103337573A (zh) 半导体发光二极管的外延片及其制造方法
CN103400914B (zh) 一种提高氮化镓基电流扩展的外延结构及其生长方法
CN103811601A (zh) 一种以蓝宝石衬底为基板的GaN基LED多阶缓冲层生长方法
CN103247729B (zh) 一种提高大功率GaN基LED发光效率的外延结构及生长方法
CN103258927A (zh) 一种提高GaN基LED抗静电能力的外延结构及其生长方法
CN103178178A (zh) 一种提高氮化镓基发光二极管电子迁移率的结构及其生产方法
CN114883460A (zh) 发光二极管外延片及其制备方法
CN103700745B (zh) 一种高亮度氮化镓基发光二极管外延生长方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121107