CN104201257A - 通过缓冲层调节控制led外延片波长均匀性的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，依次包括生长衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层的步骤，其特征在于，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层的分解，来进行GaN缓冲层的生长；其中，所述GaN缓冲层的生长的厚度变化对应外延片中心区域与边缘的波长差。本发明通过控制LED外延缓冲层生长时间来实现控制产品波长均匀性的目的。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法。
背景技术
氮化镓基材料，包括InGaN、GaN、AlGaN合金，为直接带隙半导体，且带隙从1.8-6.2eV连续可调，具有宽直接带隙、强化学键、耐高温、抗腐蚀等优良性能，是生产短波长高亮度发光器件、紫外光探测器和高温高频微电子器件的理想材料，广泛应用于全彩大屏幕显示，LCD背光源、信号灯、照明等领域。
目前，国内MOCVD使用蓝宝石图形化衬底生长LED外延片都会遇到因切换不同种蓝宝石图形衬底而导致品质上存在波动，而其中由于衬底图形深度、间距等规格上的差异导致产品生长过程中翘曲变化而影响波长分布均匀性，使用原有条件生长出来的产品容易出现波长呈同心圆偏长或偏短的现象，导致波长分布不集中，制作出的芯片波长分布散、落Bin率低。现有技术解决方法主要是针对外延层之间生长参数修改进行应力调节，显著缺点是：产品波长均匀性不易控制，容易引起波长以外的其他光电参数发生变化，影响品质参数。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其通过控制LED外延缓冲层生长时间来实现控制产品波长均匀性的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，依次包括生长衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层的步骤，其特征在于，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层的分解，来进行GaN缓冲层的生长；其中，所述GaN缓冲层的生长的厚度变化对应外延片中心区域与边缘的波长差。
优选地，其中，
所述GaN缓冲层的生长的厚度变化为每增加或减少2nm，对应外延片中心区域与边缘的波长差减少或增加1nm。
优选地，其中，所述衬底为蓝宝石图形化衬底。
优选地，其中，在1000～1100℃的氢气气氛下处理所述蓝宝石图形化衬底8～10分钟。
优选地，其中，降温至545℃，通入120sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层。
优选地，其中，GaN缓冲层的生长时长为120秒。
优选地，其中，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒。
优选地，其中，所述生长多量子阱层，低温730～750℃生长InxGa(1-x)N层，x＝0.20-0.21，厚度为3～3.5nm，In掺杂浓度2E+20～3E+20atom/cm3，高温840～890℃生长GaN层的厚度为10～12nm，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13～15。
优选地，其中，所述非掺杂GaN层的生长温度在1200～1300℃，厚度在2～2.5μm；
所述N型GaN层掺杂Si，Si掺杂浓度4E+18～8E+18atom/cm3，厚度在2～2.5μm；
所述P型AlGaN层的生长温度在900～930℃，Al掺杂浓度1E+20～2E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度5E+19～8E+19atom/cm3，厚度在40～50nm；
所述P型GaN层的生长温度在930～950℃，Mg掺杂浓度1E+19～3E+19atom/cm3，厚度在50～70nm。
本发明的有益效果为：
第一，改善均匀性，通过生长时间的控制可以控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，搭配后续分解和重结晶阶段对GaN缓冲层的分解作用，进而影响衬底与外延生长层间的应力分布，以达到控制生长有缘层MQW阶段的翘曲度，控制波长分布均匀性，提升产品均匀性，而且并不影响其他光电参数，可以在稳定量产前提下达到优化效果，可以很好地保障生产效率。
第二，简单快捷，对翘曲度调整可以精确量化，生长过程可以通过生长时间控制，通过数次调整可以得出对应翘曲度所需要作出对应的时间调整量，计算出调整量和翘曲度变化的系数，多数情况下只需要进行生长时间的小幅度调整即可适应大部分波长分布不均的同心圆偏长或偏短情况。可以帮助后续生产作出较准确的预判调整，减少不确定因素，更符合精益化生产理念。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构示意图；
图2是本发明与现有技术对比的试验的主波长标准方差对比示意图；
图3是本发明与现有技术对比的试验在主波长标准方差排序后的示意图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1
本发明的发明原理是：蓝宝石图形衬底的翘曲主要受其图形的深度、间距等规格因素影响，而缓冲层厚度的控制可以直接影响到GaN层在图形衬底表面形成晶核(或晶种)的密度与大小，进而改变缓冲层向三维生长阶段变化过程的应力分布，由于多量子阱生长时的翘曲情况与缓冲层向三维生长阶段变化过程的应力分布密切相关，故可以通过缓冲层厚度的调整有效作用于多量子阱阶段生长情况控制。
本发明的方法采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD，MetalorganicChemical Vapor Deposition)生长，Veeco MOCVD搭配蓝宝石图形化基板来制得高亮度GaN基LED外延片的波长均匀性调整。优选地，衬底选用(0001)晶向的蓝宝石图形化衬底，高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，金属有机源和氮源分别是三甲基镓(TMGa)、三甲基铟(TMIn)、三乙基镓(TEGa)、三甲基铝(TMAl)和氨气(NH3)，n型掺杂剂为硅烷(SiH4)，p型掺杂剂为二茂镁(Cp2Mg)。
请参照图1，本发明的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底1，GaN缓冲层2，非掺杂GaN层3，N型GaN层4，多量子阱层5，P型AlGaN层6，P型GaN层7，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合升温至1000℃附近进行分解和重结晶对GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长，所述GaN缓冲层2的生长的厚度变化对应外延片中心区域与边缘的波长差。
优选地，所述GaN缓冲层2的生长的厚度变化为每增加或减少2nm，对应外延片中心区域与边缘的波长差减少或增加1nm。
优选地，所述衬底1为蓝宝石图形化衬底。即：以蚀刻的方式，在蓝宝石基板上设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案，以控制LED之输出光形式，同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基板上会产生横向磊晶的效果，减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。
下表为本发明的一个优选实施例的蓝宝石衬底参数：
(请加入一个PSS(图形化衬底)图形规格：2.6×1.6×0.4
否则给出的参数只能代表一种平面衬底而非图形化衬底，谢谢)
| 项目Item | 规格Specifications |
| 材料Material | 高纯度单晶Al2O3>99.99％ |
| 晶向Orientation | C轴(0001)±0.2° |
| 直径Dismeter | 50.8±0.15mm |
| 厚度Thickness | 330μm/430μm±25μm |
| 总厚度偏差TTV | ≦25μm |
| 翘曲度BOW | ≦20μm |
| 图形规格 | 2.6×1.6×0.4μm |
| 定位边方向Primary Flat Location | A轴(11-20)±0.3° |
| 定位边长Primary Flat Length | 16±1.5mm |
| 表面粗糙度Surface Roughness(Ra) | Ra＜1nm |
| 背面Backside | 精细研磨Fine grind Rmax 5-10μm |
优选地，在1000～1100℃的氢气气氛下处理所述蓝宝石图形化衬底8～10分钟。
优选地，降温至545℃，通入120sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层的生长时长为120秒。
优选地，所述分解和重结晶的生长时长为120秒。
本发明的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石衬底8～10分钟；
b.降温至545℃下，通入定量的TMGa与NH3，精确控制缓冲层和3DRamp生长时间，在图形化衬底上生长低温缓冲层GaN。
c.升高温度到1200～1300℃下，持续生长2～2.5μm的不掺杂GaN；
d.然后持续生长掺杂Si的N型GaN，Si掺杂浓度4E+18～8E+18atom/cm3，总厚度控制在2.0～2.5μm；
e.周期性生长有缘层MQW，低温730～750℃生长掺杂In的3～3.5nm的InxGa(1-x)N层，x＝0.20-0.21，In掺杂浓度2E+20～3E+20atom/cm3，高温840～890℃生长10～12nm的GaN层，InxGa(1-x)N/GaN周期数为13～15；
f.再升高温度到900～930℃持续生长40～50nm的P型AlGaN层，Al掺杂浓度1E+20～2E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度5E+19～8E+19atom/cm3；
g.再升高温度到930～950℃持续生长50～70nm的掺镁的P型GaN层，Mg掺杂浓度1E+19～3E+19atom/cm3；
h.最后降温至630～680℃，保温20～30min，接着炉内冷却。
优选地，调节GaN缓冲层2的生长参数，直接针对衬底与外延层之间应力进行调节，可以用微调缓冲层生长时间即迅速达到调节适应不同衬底间波长均匀性的效果，且维持其他参数不受影响。
本实施例通过在特定的生长条件下控制LED外延缓冲层生长时间，改变GaN缓冲层2生长厚度，调节外延层的应力分布，进而影响外延片在生长量子阱阶段的翘曲变化，达到控制生长中产品受热分布，最终控制其产品波长均匀性的效果。
实施例2
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
优选地，所述多量子阱层为InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层，x＝0.20-0.21，InxGa(1-x)N层的厚度为3nm，GaN层的厚度为10nm，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入118sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例3
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入119sccm的TMGa与56sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例4
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入119sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例5
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入120sccm的TMGa与53sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例6
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入121sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例7
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入122sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例8
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入122sccm的TMGa与53sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例9
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入123sccm的TMGa与53sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例10
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入124sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例11
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入125sccm的TMGa与58sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例12
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入120sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例13
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入125sccm的TMGa与59sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例14
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入126sccm的TMGa与60sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例15
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入127sccm的TMGa与61sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例16
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入128sccm的TMGa与62sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
实施例17
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性结构从下至上依次为：衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层，所述GaN缓冲层的厚度为通过调节生长时间来精确控制衬底表层形成的晶核数量和大小的厚度，缓冲层生长时长2分钟。
本实施例的通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性方法的c、d、e、f、g、h步骤与实施例1相同，a，b步骤包括：
a.在1000～1100℃的的氢气气氛下高温处理蓝宝石图形化衬底8～10分钟；
b.降温至545℃，通入129sccm的TMGa与63sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层2。
优选地，GaN缓冲层2的生长时长为120秒，所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层2在衬底1表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层2的分解，来进行GaN缓冲层2的生长。
试验
传统的LED的生长方法与本发明进行比较，以同种PSS衬底制备样品1和样品2，样品1和样品2外延生长方法参数不同点在于缓冲层的生长时长和3D Ramp时长不同。请参考表1，样品1和样品2在相同的测试条件下进行参数比对，重点对比单片的主波长标准方差，以此来反映样品1和样品2之间的波长均匀性变化。
GaN缓冲层的生长厚度分别约为29nm和35nm，由此推算出此生长条件下，每增加10秒缓冲层生长时间，其厚度约增加3nm，每增加60秒分解和重结晶时间，缓冲层约变薄2nm至3nm，而通过对生产的外延片进行测试对比，缓冲层的厚度每增加(或减少)2nm，可以使外延片中心区域与边缘波长差减少(或增加)约1nm，此对应关系与机台、后续生长外延层结构有关，不同条件将有所差异。
表1
数据分析结论：
参考图2和图3，从PL测试获取的数据对比看(对比图)，使用本发明方法优化后的炉次，单片主波长标准方差显著下降，降幅约25％，波长集中度明显提高，可以此方法控制单片的中心与边缘波长环状分布情况。
所调控影响产品中心区域和边缘区域的温度差异较轻微，约在3℃以内，控制MOCVD生长外延片特定过程中产品的翘曲度，使其受热更均匀，获取的产品均匀性更好，波长段更集中，品质更稳定，对量子阱影响较为明显而不会对其他电性参数造成影响。
本发明的有益效果为：
第一，改善均匀性，通过生长时间的控制可以控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，搭配后续不通MO源升温至分解和重结晶阶段对GaN缓冲层的分解作用，进而影响衬底与外延生长层间的应力分布，以达到控制生长有缘层MQW阶段的翘曲度，控制波长分布均匀性，提升产品均匀性，而且并不影响其他光电参数，可以在稳定量产前提下达到优化效果，可以很好地保障生产效率。
第二，简单快捷，对翘曲度调整可以精确量化，生长过程可以通过生长时间控制，通过数次调整可以得出对应翘曲度所需要作出对应的时间调整量，计算出调整量和翘曲度变化的系数，多数情况下只需要进行生长时间的小幅度调整即可适应大部分波长分布不均的同心圆偏长或偏短情况。可以帮助后续生产作出较准确的预判调整，减少不确定因素，更符合精益化生产理念。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，依次包括生长衬底，GaN缓冲层，非掺杂GaN层，N型GaN层，多量子阱层，P型AlGaN层，P型GaN层的步骤，其特征在于，通过调节生长时间来控制GaN缓冲层在衬底表面的沉积量，并配合分解和重结晶阶段GaN缓冲层的分解，来进行GaN缓冲层的生长；其中，所述GaN缓冲层的生长的厚度变化对应外延片中心区域与边缘的波长差。
2.根据权利要求1所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：
所述GaN缓冲层的生长的厚度变化为每增加或减少2nm，对应外延片中心区域与边缘的波长差减少或增加1nm。
3.根据权利要求2所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：所述衬底为蓝宝石图形化衬底。
4.根据权利要求3所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：在1000～1100℃的氢气气氛下处理所述蓝宝石图形化衬底8～10分钟。
5.根据权利要求4所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：降温至545℃，通入120sccm的TMGa与55sccm的NH3，在所述蓝宝石图形化衬底上生长所述GaN缓冲层。
6.根据权利要求5所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：GaN缓冲层的生长时长为120秒。
7.根据权利要求6所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：所述分解和重结晶阶段的生长时长为120秒。
8.根据权利要求7所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：
所述生长多量子阱层，低温730～750℃生长InxGa(1-x)N层，x＝0.20-0.21，厚度为3～3.5nm，In掺杂浓度2E+20～3E+20atom/cm3，高温840～890℃生长GaN层的厚度为10～12nm，InxGa(1-x)N/GaN多量子阱层的周期数为13～15。
9.根据权利要求8所述通过缓冲层调节控制LED外延片波长均匀性的方法，其特征在于：
所述非掺杂GaN层的生长温度在1200～1300℃，厚度在2～2.5μm；
所述N型GaN层掺杂Si，Si掺杂浓度4E+18～8E+18atom/cm3，厚度在2～2.5μm；
所述P型AlGaN层的生长温度在900～930℃，Al掺杂浓度1E+20～2E+20atom/cm3，Mg掺杂浓度5E+19～8E+19atom/cm3，厚度在40～50nm；
所述P型GaN层的生长温度在930～950℃，Mg掺杂浓度1E+19～3E+19atom/cm3，厚度在50～70nm。
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