CN104465906A - 多腔体生长发光二极管外延片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多腔体生长发光二极管外延片的方法，该方法包括：采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，其中所述发光二极管外延片包括以下单层：非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层，本发明中，采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，可以针对性的保证发光二极管外延片各个层的生长条件，进而保证发光二极管外延片的性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体照明领域，尤其是一种多腔体生长发光二极管外延片的方法。
背景技术
随着发光二极管照明技术应用的推广，利用金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)设备生产发光二极管芯片时，随着机器使用年限以及其它因素的影响，各个机器在生长发光二极管各层时所表现出来的光电性能参数会有很大的差异。
现有技术中，生长发光二极管各层时，都是采用同一台机器的同一腔体来完成发光二极管的整个生长过程。
但是，采用现有技术，如果在生长某个单层时，机器或腔体异常，就会影响这一单层的生长，进而影响发光二极管成品的性能。
发明内容
本发明提供一种利用多个腔体生长发光二极管外延片的方法，用于解决现有技术生长发光二极管外延片可能造成发光二极管成品的性能受影响的问题。
本发明一方面提供一种利用多个腔体生长发光二极管外延片的方法，包括：
采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，其中所述发光二极管外延片包括以下单层：非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层。
如上所述，每个所述腔体用于生长一个或多个所述单层。
如上所述，所述采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，包括：
所述至少两个腔体按照预设顺序依次生长对应的所述单层，获取所述发光二极管外延片。
本发明提供的利用多个腔体生长发光二极管外延片的方法，采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，可以针对性的保证发光二极管外延片各个层的生长条件，进而保证发光二极管外延片的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的多腔体生长发光二极管外延片的方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明提供的多腔体生长发光二极管外延片的方法实施例二的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
本实施例提供一种多腔体生长发光二极管外延片的方法，具体包括：采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，其中所述发光二极管外延片包括以下单层：非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层。
具体地，本实施例中，上述至少两个腔体可以属于同一台机器，也分别可以属于不同的机器，即本实施例中可以采用多台机器的多个腔体来生长获取发光二极管外延片。
需要说明的是，发光二极管外延片一般在蓝宝石(三氧化二铝)的衬底上。上述非掺杂层可以是非氮化镓掺杂层(U-GaN)；上述N型掺杂层可以是掺硅元素的N型GaN掺杂层(N-GaN)；上述量子阱发光层可以是GaN量子阱发光层，或者，铟氮化稼(InGaN)量子阱发光层；P型掺杂层可以是掺镁元素的P型GaN掺杂层(P-GaN)。
本实施例中，采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，可以针对性的保证发光二极管外延片各个层的生长条件，进而保证发光二极管外延片的性能。
进一步地，在上述实施例的基础上，每个腔体用于生长一个或多个上述单层。具体实现时，可以根据生长各单层的条件，采用特定的腔体生长对应的单层。
更具体地，上述采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，具体可以是，上述至少两个腔体按照预设顺序依次生长对应的单层，获取发光二极管外延片。
即可以预先按照各层生长的条件以及发光二极管外延片的具体情况，预设先由某个腔体生长一个或多个单层，再将半成品移动到另一个腔体，生长其它单层，依次进行，直到发光二极管外延片的各层都生长完成。
下面以具体的示例说明发光二极管外延片的整个生长过程：
图1为本发明提供的多腔体生长发光二极管外延片的方法实施例一的流程示意图，本实施例中，以采用两个腔体生长发光二极管外延片为例进行说明，这两个腔体简称为A腔体和B腔体。本例中，假设A腔体生长量子阱发光层时存在周期厚度难以控制的问题，为避免生长出的发光二极管光电参数异常，预先设定先由A腔体生长U-GaN和N-GaN，再由B腔体生长量子阱发光层与P-GaN。具体流程如下：
S101、将图案化蓝宝石衬底(Pattern Sapphire Substrate，简称PSS)放入A腔体中进行高温净化。此时，A腔体内，氮气(N2)：氢气(H2)：氨气(NH3)的流量比例为(0：120：0)升/分钟(Standard Liter per Minute，简称SLM)，且A腔体内的压力控制在300托(Torr)，将A腔体内的温度升高的1090摄氏度(℃)，并将此状态维持10分钟。
S102、在A腔体中生长低温GaN缓冲层。此时，将A腔体中的温度降至540℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(75：150：56)SLM，压力控制在500Torr。
该步骤中，具体可以是生长厚度为35纳米(nm)的低温GaN缓冲层。
S103、在A腔体中生长U-GaN层。具体可以是生长厚度为2000nm的U-GaN层。
此时，将A腔体中的温度升高到1050℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(75：150：56)SLM，压力控制在500Torr。
S104、在A腔体中生长N-GaN层。具体可以是生长厚度为1000nm的N-GaN层。
此时，将A腔体中的温度保持1050℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(64：120：50)SLM，压力控制在200Torr。
S105、降低A腔体内的温度，将PSS整盘取出转入B腔体。
转移期间，为保护N-GaN层的表面不被腐蚀，A腔体和B腔体内都通入保护性气体。另外，为提高A腔体和B腔体的利用效率，将从A腔体取出的PSS放入洁净的载盘上，放入B腔体。
其过程中，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。B腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。
PSS转入B腔体后，B腔体内的温度升高至750℃，并在满足量子阱发光层的其它生长条件后，稳定一段时间，可以是一分钟。
S106、在B腔体内生长量子阱发光层。根据具体需要可以生长多对量子阱发光层，例如，本例中一共生长13对量子阱发光层。
生长量子阱发光层所需条件为，温度750-880℃，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM，B腔体内的压力为200Torr。
优选地，在温度为760℃时，生长量子阱，在温度为860℃时，生长量子垒。
S107、在B腔体内生长P-GaN层。具体可以生长200nm的P-GaN层。
此时，B腔体内温度升高到960℃，N2：H2：NH3的流量比例为(64：120：50)SLM，B腔体内的压力为200Torr。
经过上述过程，二极管外延片生长完成。最后的二极管成品经过测试，其光电性能较现有技术获取的二极管有较大提升。
图2为本发明提供的多腔体生长发光二极管外延片的方法实施例二的流程示意图，本实施例中，以采用三个腔体生长发光二极管外延片为例进行说明，这三个腔体简称为A腔体、B腔体和C腔体。本例中，假设A腔体和C腔体在生长陡峭界面时精度难以控制，为避免生长出的发光二极管光电参数异常，预先设定先由A腔体生长U-GaN层和N-GaN层，再由B腔体生长量子阱发光层，最后C腔体生长P-GaN层。具体流程如下：
S201、将PSS放入A腔体中进行高温净化。
此时，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(0：120：0)SLM，且A腔体内的压力控制在300Torr，将A腔体内的温度升高的1090℃，并将此状态维持10分钟。
S202、在A腔体中生长低温GaN缓冲层。具体可以是生长厚度为35nm的低温GaN缓冲层。
此时，将A腔体中的温度降至540℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(75：150：56)SLM，压力控制在500Torr。
S203、在A腔体中生长U-GaN层。具体可以是生长厚度为2000nm的U-GaN层。
此时，将A腔体中的温度升高到1050℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(75：150：56)SLM，压力控制在500Torr。
S204、在A腔体中生长N-GaN层。具体可以是生长厚度为1000nm的N-GaN层。
此时，将A腔体中的温度保持1050℃，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(64：120：50)SLM，压力控制在200Torr。
S205、降低A腔体内的温度，将PSS整盘取出转入B腔体。
转移期间，为保护N-GaN层的表面不被腐蚀，A腔体和B腔体内都通入保护性气体。
其过程中，A腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。B腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。
PSS转入B腔体后，B腔体内的温度升高至750℃，并在满足量子阱发光层的其它生长条件后，稳定一段时间，可以是一分钟。
S206、在B腔体内生长量子阱发光层。
生长量子阱发光层所需条件为，温度750-880℃，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM，B腔体内的压力为200Torr。
优选地，在温度为760℃时，生长量子阱，在温度为860℃时，生长量子垒。
S207、降低B腔体内的温度，将PSS整盘取出转入C腔体。
转移期间，为保护量子阱发光层的表面不被腐蚀，B腔体和C腔体内都通入保护性气体。另外，为提高B腔体和C腔体的利用效率，将从B腔体取出的PSS放入洁净的载盘上，放入C腔体。
其过程中，B腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。C腔体内，N2：H2：NH3的流量比例为(72：0：40)SLM。
PSS转入C腔体后，C腔体的温度升高至960℃，并在满足P-GaN层生长的其它条件后温度一段时间，例如90秒。
S208、在C腔体中生长P-GaN层。具体可以生长200nm的P-GaN层。
此时C腔体内，温度升稳定在960℃，N2：H2：NH3的流量比例为(64：120：50)SLM，C腔体内的压力为200Torr。
经过上述过程，二极管外延片生长完成。最后的二极管成品经过测试，其光电性能较现有技术获取的二极管有较大提升。
当然，上述示例中所设定的各项参数仅为参考，根据不同需要以及不同环境都可以适当的作出调整。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种多腔体生长发光二极管外延片的方法，其特征在于，包括：
采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，其中所述发光二极管外延片包括以下单层：非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层、P型掺杂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述腔体用于生长一个或多个所述单层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用至少两个腔体生长获取发光二极管外延片，包括：
所述至少两个腔体按照预设顺序依次生长对应的所述单层，获取所述发光二极管外延片。
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