CN106328775B - 一种提高发光二极管外延良率的生长方法 - Google Patents
一种提高发光二极管外延良率的生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106328775B CN106328775B CN201610788677.5A CN201610788677A CN106328775B CN 106328775 B CN106328775 B CN 106328775B CN 201610788677 A CN201610788677 A CN 201610788677A CN 106328775 B CN106328775 B CN 106328775B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layers
- layer
- pss
- aln buffer
- substrate
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 8
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 3
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开一种提高发光二极管外延良率的生长方法，一，采用PVD蒸镀衬底；二，采用MOCVD在AlN缓冲层上三维生长第一3D层；三，蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第一3D层，直至PSS图形侧面的第一3D层被完全蚀刻掉；四，降温继续三维生长第二3D层；五，蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第二3D层，直至PSS图形侧面的第二3D层被完全蚀刻掉，且PSS图形侧面的AlN缓冲层也被部分蚀刻，而平面上第二3D层部分蚀刻；六，重复以上循环多次；七，接着在最上层3D层上依次生长非故意掺杂层、n型导电层、有源区和P型导电层。本发明解决在外延生长过程产生外延片的一致性变差，影响外延片的良率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其是指一种提高发光二极管外延良率的生长方法。
背景技术
近年来发光二极管发展迅猛，与半导体光电技术、新照明光源技术的发展紧密相关。随着LED应用领域的不断扩展，LED芯片亮度提高和成本下降成为目前发展的重点。
现有技术中，采用PVD设备蒸镀AlN衬底，作为降低成本和提高产量的有效途径，正被逐步接受并成为主流技术。然而，采用PVD蒸镀AlN衬底，目前存在外延工艺结果重复性、一致性差等问题。
传统工艺通过采用PVD蒸镀AlN缓冲层的技术能有效提高大尺寸衬底外延技术，提高晶体质量、发光效率，而采用AlN缓冲层技术也会引入外延生长过程外延片的翘曲变化不稳定而导致的工艺窗口变窄的问题。
为了解决上述问题，使得采用PVD蒸镀AlN衬底技术所带来的负面影响得到解决，本发明提出一种提高发光二极管外延良率的生长方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高发光二极管外延良率的生长方法，以解决由于AlN材料和PSS图形衬底固有特性，导致PSS图形衬底之间差异性对外延生长过程的影响被放大，在外延生长过程产生外延片的一致性变差，影响外延片的良率的问题。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种提高发光二极管外延良率的生长方法，包括以下步骤：
一，在衬底上形成PSS图形，采用PVD蒸镀衬底，在衬底上形成AlN缓冲层；
二，采用MOCVD在AlN缓冲层上三维生长第一3D层，第一3D层为GaN；
三，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第一3D层，直至PSS图形侧面的第一3D层被完全蚀刻掉，且PSS图形侧面的AlN缓冲层也被部分蚀刻，而平面上的第一3D层部分蚀刻；
四，降温继续三维生长第二3D层，第二3D层为GaN；
五，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第二3D层，直至PSS图形侧面的第二3D层被完全蚀刻掉，且PSS图形侧面的AlN缓冲层也被部分蚀刻，而平面上第二3D层部分蚀刻；
六，重复以上循环多次，直至把PSS图形侧面的AlN缓冲层去除，而衬底平面上依然保留AlN缓冲层；
七，接着在最上层3D层上依次生长非故意掺杂层、n型导电层、有源区和P型导电层。
进一步，所述AlN缓冲层的厚度小于100nm。
进一步，步骤三及步骤五中，反应室内氢气含量增加20%-100%，且氮气含量降低20%-100%。
采用上述方案后，本发明引入PVD蒸镀AlN充当缓冲层，有益于提高后续MOCVD外延材料的质量提高发光效率，以及缩短外延时间。通过采用以上的外延生长方法去掉PSS侧面的AlN缓冲层材料，且保留衬底平面上AlN缓冲层。一方面避免PSS侧面的AlN缓冲层容易引起外延材料的侧面生长，产生与平面生长的外延材料形成竞争生长而引起的引力分配不均衡，导致在高温生长过程的外延片之间的翘曲存在较大差异，最终表现出在同一外延生长过程，外延片与外延片在生长有源区的应力有所不同，因而波长和亮度都会受较大的影响。
采用3D生长时循环蚀刻PSS侧壁的3D层的外延生长方法，有效地去除PSS侧壁的AlN，避免PSS侧面的AlN所引起的外延材料竞争生长而导致的应力不平衡，最终产生的外延片一致性差的问题。采用3D生长时循环蚀刻PSS侧壁的3D层的外延生长方法，有效地去除PSS侧壁的AlN，但最终还保留衬底平面的AlN缓冲层的外延生长技术，有效地保留了采用PVD蒸镀AlN缓冲层所带来的有益效果。
附图说明
图1是本发明发光二极管生长步骤图一；
图2是本发明发光二极管生长步骤图二；
图3是本发明发光二极管生长步骤图三；
图4是本发明发光二极管生长步骤图四；
图5是本发明发光二极管的结构示意图。
标号说明
衬底1 PSS图形11
AlN缓冲层2 第一3D层31
第二3D层32 非故意掺杂层4
n型导电层5 有源区6
P型导电层7。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
请参阅图1至图5所述，本发明揭示的一种提高发光二极管外延良率的生长方法，包括以下步骤：
一，在衬底1上形成PSS图形11，采用PVD蒸镀衬底1，在衬底1上形成AlN缓冲层2，如图1所示。所述AlN缓冲层的厚度小于100nm。AlN材料的厚度太厚，MOCVD的蚀刻周期变得较多，反而增加成本和生长时间，使得采用PVD蒸镀AlN的技术丧失优势。
二，采用MOCVD在AlN缓冲层上三维生长第一3D层31，第一3D层31为GaN，如图2所示。由于生长特性，PSS图形11侧面的第一3D层31厚度会薄于衬底2平面上的第一3D层31。
三，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形11侧面和衬底1平面上的第一3D层31，直至PSS图形11侧面的第一3D层31被完全蚀刻掉，且PSS图形11侧面的AlN缓冲层2也被部分蚀刻，而平面上的第一3D层31部分蚀刻，如图3所示。
四，降温继续三维生长第二3D层32，第二3D层32为GaN，如图4所示。
五，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形11侧面和衬底1平面上的第二3D层32，直至PSS图形11侧面的第二3D层32被完全蚀刻掉，且PSS图形11侧面的AlN缓冲层2也被部分蚀刻，而平面上第二3D层32部分蚀刻，如图4所示。
六，重复以上循环多次，直至把PSS图形11侧面的AlN缓冲层2去除，而衬底1平面上依然保留AlN缓冲层2。
七，接着在最上层3D层上依次生长非故意掺杂层4、n型导电层5、有源区6和P型导电层7，如图5所示。
步骤三及步骤五中，反应室内氢气含量增加20%-100%，且氮气含量降低20%-100%。采用高的氢氮比有利于提高蚀刻速率，缩短蚀刻时间。
所述的步骤三、步骤五的升高温度蚀刻PSS图形侧面3D层的外延过程，反应室温度的升高范围20-80℃。温度越高蚀刻速率越大，但温度过高会使得表面趋于二维生长界面，使得后续生长的晶体质量变差。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (3)
1.一种提高发光二极管外延良率的生长方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，在衬底上形成PSS图形，在衬底上采用PVD进行蒸镀，在衬底上形成AlN缓冲层；
二，采用MOCVD在AlN缓冲层上三维生长第一3D层，第一3D层为GaN；
三，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第一3D层，直至PSS图形侧面的第一3D层被完全蚀刻掉，且PSS图形侧面的AlN缓冲层也被部分蚀刻，而平面上的第一3D层部分蚀刻；
四，降温继续三维生长第二3D层，第二3D层为GaN；
五，升高温度20-80℃，同时蚀刻PSS图形侧面和衬底平面上的第二3D层，直至PSS图形侧面的第二3D层被完全蚀刻掉，且PSS图形侧面的AlN缓冲层也被部分蚀刻，而平面上第二3D层部分蚀刻；
六，重复以上循环多次，直至把PSS图形侧面的AlN缓冲层去除，而衬底平面上依然保留AlN缓冲层；
七，接着在最上层3D层上依次生长非故意掺杂层、n型导电层、有源区和P型导电层。
2.如权利要求1所述的一种提高发光二极管外延良率的生长方法，其特征在于：所述AlN缓冲层的厚度小于100nm。
3.如权利要求1所述的一种提高发光二极管外延良率的生长方法，其特征在于：步骤三及步骤五中，反应室内氢气含量增加20%-100%，且氮气含量降低20%-100%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610788677.5A CN106328775B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种提高发光二极管外延良率的生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610788677.5A CN106328775B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种提高发光二极管外延良率的生长方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106328775A CN106328775A (zh) | 2017-01-11 |
| CN106328775B true CN106328775B (zh) | 2018-05-22 |
Family
ID=57790079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610788677.5A Active CN106328775B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种提高发光二极管外延良率的生长方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106328775B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109103310A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-28 | 淮安澳洋顺昌光电技术有限公司 | 一种提升氮化镓基led发光二极管抗静电能力的外延片及生长方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101599516A (zh) * | 2008-06-03 | 2009-12-09 | 姜涛 | 一种提高发光芯片光出射窗口出光率的加工方法 |
| CN102576663A (zh) * | 2009-07-17 | 2012-07-11 | 应用材料公司 | 在图案化基材上藉由氢化物气相外延法(hvpe)形成三族氮化物结晶膜的方法 |
-
2016
- 2016-08-31 CN CN201610788677.5A patent/CN106328775B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101599516A (zh) * | 2008-06-03 | 2009-12-09 | 姜涛 | 一种提高发光芯片光出射窗口出光率的加工方法 |
| CN102576663A (zh) * | 2009-07-17 | 2012-07-11 | 应用材料公司 | 在图案化基材上藉由氢化物气相外延法(hvpe)形成三族氮化物结晶膜的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106328775A (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103915537B (zh) | 硅衬底上化合物半导体外延层生长方法及其器件结构 | |
| JP5576507B2 (ja) | エピタキシャル膜形成方法、スパッタリング装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、および照明装置 | |
| JP5117596B2 (ja) | 半導体発光素子、ウェーハ、および窒化物半導体結晶層の製造方法 | |
| CN103779452B (zh) | 悬空氮化物薄膜led器件及制备方法 | |
| US10014436B2 (en) | Method for manufacturing a light emitting element | |
| JPWO2014002465A1 (ja) | エピタキシャル膜形成方法、スパッタリング装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、および照明装置 | |
| CN103094434A (zh) | ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米阵列图形的方法 | |
| CN104508795A (zh) | 用于沉积第iii族氮化物半导体膜的方法 | |
| CN103730545A (zh) | 一种AlGaN基垂直结构深紫外LED的制造方法 | |
| CN107452845A (zh) | 一种大尺寸发光二极管外延片及其生长方法 | |
| US20130092951A1 (en) | Gallium nitride-based semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN103137434A (zh) | 硅基GaN薄膜的制造方法 | |
| CN106328775B (zh) | 一种提高发光二极管外延良率的生长方法 | |
| TW202039945A (zh) | 用於製作光電半導體晶片的方法及其所使用的鍵合晶圓 | |
| CN103560181B (zh) | 发光二极管外延生长方法 | |
| CN109841708B (zh) | 半导体器件及其制备方法 | |
| CN104846438B (zh) | 氮化铝铟薄膜的成长方法 | |
| CN107134517B (zh) | 一种led外延生长方法 | |
| WO2021052498A1 (zh) | 一种半导体外延结构及其应用与制造方法 | |
| US11220743B2 (en) | Composite substrate and manufacturing method thereof | |
| CN107492478A (zh) | 半导体设备的成膜方法以及半导体设备的氮化铝成膜方法 | |
| CN109411580B (zh) | 氮化镓基功率器件及其制备方法 | |
| CN115274941A (zh) | 一种外延片制备方法、外延片及led芯片 | |
| CN104465897B (zh) | 发光二极管晶粒的制造方法 | |
| CN110010730A (zh) | 一种减少外延片翘曲的led生长方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |