CN106653971A - 一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法,属于半导体技术领域。所述外延片包括蓝宝石衬底、缓冲层、未掺杂的GaN层、应力释放层、N型层、多量子阱层、P型层,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1‑xN层和SiN层,0≤x<1,SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿外延片的层叠方向线性增大、沿外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。本发明可以改善外延片的翘曲。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,特别涉及一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法。
背景技术
发光二极管(英文:Light Emitting Diodes,简称:LED)具有体积小、颜色丰富多彩、使用寿命长等优点,是信息光电子新兴产业中极具影响力的新产品,广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。GaN是制作LED的理想材料,以GaN为代表的Ⅲ族氮化物是直接带隙的宽禁带半导体,具有导热率高、发光效率高、物理化学性质稳定、能实现P型或N型掺杂的优点,GaN的多元合金InGaN和GaN构成的量子阱结构,不但发光波长可覆盖整个可见光区域,而且具有较高的内量子效率。
现有的GaN基LED外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型GaN层、多量子阱层、P型GaN层。其中,多量子阱层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
随着近年来经济的不断发展和人力成本的不断提高,LED芯片厂商已经逐步朝大尺寸外延工艺(大于2英寸的外延片)发展,以提高生产效率和LED芯片产能(如6英寸外延片的芯片产能是4英寸外延片的2倍、3英寸外延片的3~4倍、2英寸外延片的8~9倍),降低生产成本。GaN和蓝宝石之间存在晶格失配,造成LED外延片高密度缺陷、热膨胀系数大,产生的应力无法充分释放,外延片表面不平整,而大尺寸外延片相比传统的2英寸外延片,具有更高的翘曲度,破片率较高,严重制约大尺寸外延技术的发展。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片及其生长方法。所述技术方案如下:
一方面,本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片,所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型层,所述外延片还包括层叠在所述未掺杂的GaN层和所述N型层之间的应力释放层,所述应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1,所述SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿所述外延片的层叠方向线性增大、沿所述外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
可选地,所述SiN层的厚度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度相同或者不同。
可选地,所述AlxGa1-xN层中Al组分含量保持不变或者沿所述外延片的层叠方向变化。
可选地,所述P型层包括依次层叠在所述多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
另一方面,本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法,所述生长方法包括:
提供一蓝宝石衬底;
在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、应力释放层、N型层、多量子阱层、P型层;
其中,所述应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1,所述SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿所述外延片的层叠方向线性增大、沿所述外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
可选地,所述SiN层的生长温度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的生长温度相同或者不同。
可选地,所述SiN层的生长压力与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的生长压力相同或者不同。
可选地,所述SiN层的厚度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度相同或者不同。
可选地,所述AlxGa1-xN层中Al组分含量保持不变或者沿所述外延片的层叠方向变化。
可选地,所述P型层包括依次层叠在所述多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
通过在未掺杂的GaN层和N型层之间设置应力释放层,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,Al原子的半径较大,Si原子的半径较小,线性缺陷通过Al原子的伸展方向和通过Si原子的伸展方向完全不同,交替设置AlxGa1-xN层和SiN层可以不断改变GaN和蓝宝石之间晶格失配产生的线性缺陷的转向,破坏线性缺陷延伸到多量子阱层,而且AlxGa1-xN层和SiN层交替层叠形成超晶格结构,有利于应力的释放,改善外延片的翘曲,减小外延片的中心和边缘之间的温差,改善外延片的均匀性,尤其是大尺寸外延片的均匀性,推动大尺寸外延技术的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种GaN基发光二极管的外延片的结构示意图;
图2a-图2g是本发明实施例一提供的未掺杂的AlxGa1-xN层中Al组分含量的变化示意图;
图3是本发明实施例二提供的一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法的流程示意图;
图4是本发明实施例三提供的一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片,参见图1,该外延片包括蓝宝石衬底1、以及依次层叠在蓝宝石衬底1上的缓冲层2、未掺杂的GaN层3、应力释放层4、N型层5、多量子阱层6、P型层7。
在本实施例中,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1。SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变(如图2a所示)、沿外延片的层叠方向线性增大(如图2b所示)、沿外延片的层叠方向线性减小(如图2c所示)、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层增大(如图2d所示)、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层减小(如图2e所示)、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小(如图2f所示)、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大(如图2g所示)。
可选地,SiN层的厚度与未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度可以相同,也可以不同。
可选地,AlxGa1-xN层中Al组分含量可以保持不变,也可以沿外延片的层叠方向变化。
可选地,P型层可以包括依次层叠在多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
具体地,缓冲层可以为AlN层或者GaN层,N型层可以为掺杂Si的GaN层,多量子阱层可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层,P型电子阻挡层可以为掺杂Mg的AlGaN层,P型空穴提供层可以为掺杂Mg的GaN层,P型接触层可以为掺杂Mg的GaN层。
本发明实施例通过在未掺杂的GaN层和N型层之间设置应力释放层,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,Al原子的半径较大,Si原子的半径较小,线性缺陷通过Al原子的伸展方向和通过Si原子的伸展方向完全不同,交替设置AlxGa1-xN层和SiN层可以不断改变GaN和蓝宝石之间晶格失配产生的线性缺陷的转向,破坏线性缺陷延伸到多量子阱层,而且AlxGa1-xN层和SiN层交替层叠形成超晶格结构,有利于应力的释放,改善外延片的翘曲,减小外延片的中心和边缘之间的温差,改善外延片的均匀性,尤其是大尺寸外延片的均匀性,推动大尺寸外延技术的发展。另外实验证明,SiN层中Si组分含量沿外延片的层叠方向线性增大、线性减小、逐层增大、逐层减小,先逐层增大再逐层减小或者先逐层减小再逐层增大时,不仅可以降低外延片的正向电压,而且可以提高外延片的抗静电能力,提高了发光二极管的光电性能。
实施例二
本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法,适用于生长实施例一提供的外延片,参见图3,该生长方法包括:
步骤201:提供一蓝宝石衬底。
步骤202:在蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、应力释放层、N型层、多量子阱层、P型层。
在本实施例中,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1。SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿外延片的层叠方向线性增大、沿外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
可选地,SiN层的生长温度与未掺杂的AlxGa1-xN层的生长温度可以相同,也可以不同。
可选地,SiN层的生长压力与未掺杂的AlxGa1-xN层的生长压力可以相同,也可以不同。
可选地,SiN层的厚度与未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度可以相同,也可以不同。
可选地,AlxGa1-xN层中Al组分含量可以保持不变,也可以沿外延片的层叠方向变化。
可选地,P型层可以包括依次层叠在多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
具体地,缓冲层可以为AlN层或者GaN层,N型层可以为掺杂Si的GaN层,多量子阱层可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层,P型电子阻挡层可以为掺杂Mg的AlGaN层,P型空穴提供层可以为掺杂Mg的GaN层,P型接触层可以为掺杂Mg的GaN层。
本发明实施例通过在未掺杂的GaN层和N型层之间设置应力释放层,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,Al原子的半径较大,Si原子的半径较小,线性缺陷通过Al原子的伸展方向和通过Si原子的伸展方向完全不同,交替设置AlxGa1-xN层和SiN层可以不断改变GaN和蓝宝石之间晶格失配产生的线性缺陷的转向,破坏线性缺陷延伸到多量子阱层,而且AlxGa1-xN层和SiN层交替层叠形成超晶格结构,有利于应力的释放,改善外延片的翘曲,减小外延片的中心和边缘之间的温差,改善外延片的均匀性,尤其是大尺寸外延片的均匀性,推动大尺寸外延技术的发展。另外实验证明,SiN层中Si组分含量沿外延片的层叠方向线性增大、线性减小、逐层增大、逐层减小,先逐层增大再逐层减小或者先逐层减小再逐层增大时,不仅可以降低外延片的正向电压,而且可以提高外延片的抗静电能力,提高了发光二极管的光电性能。
实施例三
本发明实施例提供了一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法,是实施例一提供的生长方法的具体实现,实现时以高纯氢(H2)或氮气(N2)作为载气,以三甲基镓(TMGa)、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)、二茂镁(Cp2Mg)分别作为N、P型掺杂剂。
具体地,参见图4,该生长方法包括:
步骤301:将衬底先升温到500℃,再升温到800℃并稳定30s,再升温到1000℃并稳定30s,再升温到1230℃并稳定10min,在纯氢气气氛下进行热处理。
需要说明的是,热处理的目的是清洁衬底表面。
步骤302:降低温度至630℃,沉积一层厚度为30nm的GaN层,形成缓冲层。
步骤303:先升温到800℃并稳定30s,再升温到1000℃并稳定30s,再升温到1255℃并稳定300s,生长2.5μm的未掺杂的GaN层。
步骤304:在未掺杂的GaN层上生长应力释放层。
在本实施例中,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1。SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿外延片的层叠方向线性增大、沿外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
例如,在1295℃的温度和200mbar的压力下,生长厚度为10nm的AlxGa1-xN层;在1285℃的温度和133mbar的压力下,生长厚度为5nm的SiN层;……如此循环生长15层AlxGa1-xN层和15层SiN层。其中,AlxGa1-xN层中Al组分含量(即x)保持为0.15,SiN层中Si的流量从15ml/min逐层减小到0ml/min(SiN层中Si组分含量相应沿外延片的层叠方向线性减小)。
步骤305:在1285℃的温度下,生长厚度为2μm的掺杂Si的GaN层,形成N型层。
步骤306:交替生长9层InGaN量子阱层和9层GaN量子垒层,形成多量子阱层。
在本实施例中,InGaN量子阱层的厚度为3nm,InGaN量子阱层的生长温度为880℃;GaN量子垒层的厚度为12nm,GaN量子垒层的生长温度为985℃。
步骤307:在980℃的温度下,生长50nm的掺杂Mg的AlGaN层,形成P型电子阻挡层。
步骤308:在1090℃的温度下,生长200nm的生长掺杂Mg的GaN层,形成P型空穴提供层。
步骤309:在1120℃的温度下,生长10nm的生长掺杂Mg的GaN层,形成P型接触层。
本发明实施例通过在未掺杂的GaN层和N型层之间设置应力释放层,应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,Al原子的半径较大,Si原子的半径较小,线性缺陷通过Al原子的伸展方向和通过Si原子的伸展方向完全不同,交替设置AlxGa1-xN层和SiN层可以不断改变GaN和蓝宝石之间晶格失配产生的线性缺陷的转向,破坏线性缺陷延伸到多量子阱层,而且AlxGa1-xN层和SiN层交替层叠形成超晶格结构,有利于应力的释放,改善外延片的翘曲,减小外延片的中心和边缘之间的温差,改善外延片的均匀性,尤其是大尺寸外延片的均匀性,推动大尺寸外延技术的发展。另外实验证明,SiN层中Si组分含量沿外延片的层叠方向线性增大、线性减小、逐层增大、逐层减小,先逐层增大再逐层减小或者先逐层减小再逐层增大时,不仅可以降低外延片的正向电压,而且可以提高外延片的抗静电能力,提高了发光二极管的光电性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GaN基发光二极管的外延片,所述外延片包括蓝宝石衬底、以及依次层叠在所述蓝宝石衬底上的缓冲层、未掺杂的GaN层、N型层、多量子阱层、P型层,其特征在于,所述外延片还包括层叠在所述未掺杂的GaN层和所述N型层之间的应力释放层,所述应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1,所述SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿所述外延片的层叠方向线性增大、沿所述外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
2.根据权利要求1所述的外延片,其特征在于,所述SiN层的厚度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度相同或者不同。
3.根据权利要求1或2所述的外延片,其特征在于,所述AlxGa1-xN层中Al组分含量保持不变或者沿所述外延片的层叠方向变化。
4.根据权利要求1或2所述的外延片,其特征在于,所述P型层包括依次层叠在所述多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
5.一种GaN基发光二极管的外延片的生长方法,其特征在于,所述生长方法包括:
提供一蓝宝石衬底;
在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、未掺杂的GaN层、应力释放层、N型层、多量子阱层、P型层;
其中,所述应力释放层包括交替层叠的未掺杂的AlxGa1-xN层和SiN层,0≤x<1,所述SiN层中Si组分含量按照如下任一种方式变化:保持不变、沿所述外延片的层叠方向线性增大、沿所述外延片的层叠方向线性减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层增大、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层增大再逐层减小、单层保持不变且沿所述外延片的层叠方向先逐层减小再逐层增大。
6.根据权利要求5所述的生长方法,其特征在于,所述SiN层的生长温度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的生长温度相同或者不同。
7.根据权利要求5或6所述的生长方法,其特征在于,所述SiN层的生长压力与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的生长压力相同或者不同。
8.根据权利要求5或6所述的生长方法,其特征在于,所述SiN层的厚度与所述未掺杂的AlxGa1-xN层的厚度相同或者不同。
9.根据权利要求5或6所述的生长方法,其特征在于,所述AlxGa1-xN层中Al组分含量保持不变或者沿所述外延片的层叠方向变化。
10.根据权利要求5或6所述的生长方法,其特征在于,所述P型层包括依次层叠在所述多量子阱层上的P型电子阻挡层、P型空穴提供层、P型接触层。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108767079A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-06 | 扬州乾照光电有限公司 | 基于石墨烯衬底的led外延结构及生长方法和led |
CN109786526A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-21 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
CN111341891A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 紫外led外延结构及其制备方法 |
CN112289900A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-29 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 紫外发光二极管外延片及其制备方法 |
CN112582508A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-30 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 发光二极管的外延片及其制备方法 |
CN115295701A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 江西兆驰半导体有限公司 | 硅基氮化镓铝外延片及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100665301B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | 서울옵토디바이스주식회사 | 고효율 발광소자 |
CN102969419A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-03-13 | 厦门大学 | 一种弱极性面上氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
CN105742428A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-06 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
CN106601882A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-04-26 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
-
2016
- 2016-11-26 CN CN201611057880.1A patent/CN106653971B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100665301B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | 서울옵토디바이스주식회사 | 고효율 발광소자 |
CN102969419A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-03-13 | 厦门大学 | 一种弱极性面上氮化镓基发光二极管外延片及其制备方法 |
CN105742428A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-07-06 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制备方法 |
CN106601882A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-04-26 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管的外延片及其制造方法 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108767079A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-06 | 扬州乾照光电有限公司 | 基于石墨烯衬底的led外延结构及生长方法和led |
CN109786526A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-05-21 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
CN109786526B (zh) * | 2018-12-26 | 2020-04-14 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 一种发光二极管外延片及其制造方法 |
CN111341891A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 紫外led外延结构及其制备方法 |
CN111341891B (zh) * | 2020-03-09 | 2021-07-09 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 紫外led外延结构及其制备方法 |
CN112289900A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-29 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 紫外发光二极管外延片及其制备方法 |
CN112289900B (zh) * | 2020-09-16 | 2021-10-08 | 华灿光电(苏州)有限公司 | 紫外发光二极管外延片及其制备方法 |
CN112582508A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-30 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 发光二极管的外延片及其制备方法 |
CN112582508B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-03-18 | 华灿光电(浙江)有限公司 | 发光二极管的外延片及其制备方法 |
CN115295701A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-11-04 | 江西兆驰半导体有限公司 | 硅基氮化镓铝外延片及其制备方法 |
CN115295701B (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-30 | 江西兆驰半导体有限公司 | 硅基氮化镓铝外延片及其制备方法 |
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