CN107845710B - 一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 - Google Patents
一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107845710B CN107845710B CN201711052308.0A CN201711052308A CN107845710B CN 107845710 B CN107845710 B CN 107845710B CN 201711052308 A CN201711052308 A CN 201711052308A CN 107845710 B CN107845710 B CN 107845710B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- feux rouges
- active area
- vapour pressure
- saturated vapour
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/04—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
- H01L33/06—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明提供一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法,包括蓝宝石衬底、缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层,在蓝宝石衬底上依次覆盖有缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层,其特征在于:所述有源区发光层包含若干对MQW阱层和垒层,且MQW阱层和垒层分别为InyGa1‑yN量子阱阱层和GaN垒层,其中,y的范围为0.1~0.3;本发明是以GaN基结构来生长红光外延片,其结构简单、原材料安全、工艺容易实现,安全可靠,有利于降低对人体的伤害和环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种红光外延片结构及制备方法,尤其是一种以GaN基生长结构生长红光外延片及制备方法,属于半导体外延结构的技术领域。
背景技术
20世纪90年代初,随着红、橙 、黄色AlGaInP高亮度LED的产业化,揭开了LED发展的新篇章。A1GaInP红光LED具有电流承受力强、发光效率高以及耐高温等优点,在照明、显示、指示灯中的应用具有不可替代的地位,广泛应用于汽车、电子等照明的各个领域。
磷化镓红光外延片是目前制造红色LED发光二极管的核心基础材料,而普通红光LED的用量是目前所有LED中最大的一种,约占LED总产量的40~50%。近几年政府和相关研究机构高度重视LED外延生长和芯片制造技术的开发,投入了大量资金和人力加以研究,其发展速度和技术成熟度较高。然而,由于生长红光外延片的主要原材料包含As和P成份等剧毒物质,生长过程及后期维护中不可避免地对人体及环境产生一定的危害。
目前,使用GaN基生长的外延片,虽然无毒无污染,但是现有工艺方法使用GaN基生长的外延片只能达到蓝绿光的波段,无法实现红光显示,因此,寻找无毒无污染或较小污染的生长红光LED的方法已成为迫切需要解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点,提供一种以GaN基结构生长红光外延片及制备方法,该红光外延片是以GaN基结构来生长红光外延片,其结构简单、原材料安全、工艺方便安全可靠,不仅降低了对人体的伤害和环境的污染,而且实现了红光显示。
为实现以上技术目的,本发明采用的技术方案是:一种氮化镓基红光外延片结构,包括蓝宝石衬底、缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层,在蓝宝石衬底上依次覆盖有缓冲层、N型层、有源区发光层和P型层,其特征在于:所述有源区发光层包含若干对MQW阱层和MQW垒层,且MQW阱层和MQW垒层分别为InyGa-yN量子阱阱层和GaN垒层,其中,y的范围为0.1~0.3。
、根据权利要求所述的一种氮化镓基红光外延片结构,其特征在于,有源区发光层中包含5~10对交替分布的InyGa1-yN/GaN。
进一步地,在每对MQW阱层和MQW垒层中,InyGa1-yN量子阱阱层的厚度为2~7nm。
进一步地,在每对MQW阱层和MQW垒层中,GaN垒层的厚度为6~18nm。
进一步地,在每对MQW阱层和MQW垒层中,GaN垒层中掺杂杂质为Si元素,且掺杂Si的浓度为5E+16~6E+17atoms/cm3。
进一步地,根据公式λ=1240/E g ,其中,λ为波长,E g 为禁带宽度,当调整禁带宽度E g 在1.6~2.0eV范围时,有源区发光层4可发出红光,红光波长λ范围为620~760nm。
为了进一步实现以上技术目的,本发明还提出一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤一. 提供一蓝宝石衬底,在所述蓝宝石衬底上依次生长缓冲层、N型层;
步骤二. 在N型层上生长有源区发光层,具体过程为:在高比例60~100g/min氨气源的氛围下,控制反应腔体的压力为100~300Torr范围,先生长一层InyGa1-yN量子阱阱层,在InyGa1-yN量子阱阱层上继续生长一层GaN垒层,如此交替生长5~10个循环;
步骤三. 在有源区发光层上生长P型层,完成外延层的生长。
进一步地,在步骤二中,lg p(Torr)= B—A/T(k),其中,A=3204,B=10.98,T为铟源水浴温度,p为饱和蒸气压,在生长InyGa-yN量子阱阱层过程中,通过改变铟源水浴温度,可以改变反应室铟源的饱和蒸气压,且通过提升反应室的饱和蒸气压可以增加铟源掺入量。
进一步地,铟源水浴温度T为30℃~35℃,相应饱和蒸气压p的范围为:100.41~100.58 Torr。
进一步地,所述步骤二中,生长有源区发光层过程中,Ⅴ/Ⅲ族元素掺入比例范围为2500~3500。
从以上描述可以看出,本发明的有益效果在于:
1)与现有技术相比,本发明的红光外延片生长中使用无污染原材料InGaN和GaN,解决了现有的红光外延片存在的对人体及环境具有危害的难题;
2)本发明工艺方法解决了使用GaN基结构制作的外延片无法达到红光波段的难题,为实现安全的LED红光显示提供了可靠的依据;
3)本发明红光外延片结构简单、原材料安全、工艺容易实现,安全可靠,有效降低了对人和环境的污染。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
附图说明:1-蓝宝石衬底、2-缓冲层、3- N型层、4-有源区发光层、41-MQW阱层、42-垒层、5- P型层。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
根据图1所示,实施例中一种氮化镓基红光外延片结构,包括蓝宝石衬底1、缓冲层2、N型层3、有源区发光层4和P型层5,在蓝宝石衬底1上依次覆盖有缓冲层2、N型层3、有源区发光层4和P型层5,其特征在于:所述有源区发光层4包含若干对MQW阱层41和MQW垒层42,且MQW阱层41和MQW垒层42分别为InyGa1-yN量子阱阱层和GaN垒层,其中,y的范围为0.1~0.3。
本实施例中有源区发光层4中包含5对交替分布的InyGa1-yN/GaN,在每对MQW阱层41和MQW垒层42中,InyGa-yN量子阱阱层的厚度为2~7nm,GaN垒层的厚度为6~18nm,且GaN垒层中掺杂杂质为Si元素,且掺杂Si的浓度为5E+16~6E+17atoms/cm3。
根据公式λ=1240/E g ,其中,λ为波长,E g 为禁带宽度,当调整禁带宽度E g 在1.6~2.0eV范围时,有源区发光层4可发出红光,红光波长λ范围为620~760nm。
以上实施例中一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤一. 提供一蓝宝石衬底1,在所述蓝宝石衬底1上依次生长缓冲层2、N型层3;
步骤二. 在N型层3上生长有源区发光层4,具体过程为:在高比例60~100g/min氨气源的氛围下,控制反应腔体的压力为100~300Torr范围,先生长一层InyGa1-yN量子阱阱层,在InyGa1-yN量子阱阱层上继续生长一层GaN垒层,如此交替生长5~10个循环;
根据饱和蒸气压公式lg p(Torr)= B—A/T(k),其中,A=3204,B=10.98,T为铟源水浴温度,p为饱和蒸气压,在生长InyGa1-yN量子阱阱层过程中,通过改变铟源水浴温度,可以改变反应室铟源的饱和蒸气压,且通过提升反应室的饱和蒸气压可以增加铟源掺入量,铟源水浴温度T为30℃~35℃,相应饱和蒸气压p的范围为:100.41~100.58 Torr。
所述步骤二中,生长有源区发光层4过程中,Ⅴ/Ⅲ族元素掺入比例范围为2500~3500。
步骤三. 在有源区发光层4上生长P型层5,完成外延层的生长。
以上对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法,其特征是,包括如下步骤:
步骤一. 提供一蓝宝石衬底(1),在所述蓝宝石衬底(1)上依次生长缓冲层(2)、N型层(3);
步骤二. 在N型层(3)上生长有源区发光层(4),具体过程为:在高比例60~100g/min氨气源的氛围下,控制反应腔体的压力为100~300Torr 范围,先生长一层InyGa1-yN量子阱阱层,在InyGa1-yN量子阱阱层上继续生长一层GaN垒层,如此交替生长5~10个循环;
饱和蒸气压公式:lg p(Torr)= B—A /T(k),其中,A =3204,B =10 .98,T为铟源水浴温度,p为饱和蒸气压,在生长InyGa1-yN量子阱阱层过程中,通过改变铟源水浴温度,可以改变反应室铟源的饱和蒸气压,且通过提升反应室的饱和蒸气压可以增加铟源掺入量;
生长有源区发光层(4)过程中,Ⅴ/Ⅲ族元素掺入比例范围为2500~3500;
步骤三. 在有源区发光层(4)上生长P型层(5),完成外延层的生长。
2.根据权利要求1所述的一种氮化镓基红光外延片结构的制备方法,其特征在于,铟源水浴温度T为30℃~35℃,相应饱和蒸气压p的范围为:100 .41~100 .58Torr。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711052308.0A CN107845710B (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201711052308.0A CN107845710B (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107845710A CN107845710A (zh) | 2018-03-27 |
CN107845710B true CN107845710B (zh) | 2019-08-16 |
Family
ID=61681108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201711052308.0A Active CN107845710B (zh) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | 一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107845710B (zh) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100440553C (zh) * | 2005-06-23 | 2008-12-03 | 华南师范大学 | GaN基LED外延片及其制备方法 |
CN101009347A (zh) * | 2006-01-27 | 2007-08-01 | 中国科学院物理研究所 | 硅(102)衬底上生长的非极性a面氮化物薄膜及其制法和用途 |
CN100470865C (zh) * | 2007-04-10 | 2009-03-18 | 何清华 | 一种提高氮化镓基led芯片抗静电能力的外延片生长方法 |
CN101840650B (zh) * | 2010-04-16 | 2012-01-04 | 西南交通大学 | 一种测量不同温度下空气的比热容比的装置及方法 |
CN102732956A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-17 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种用于MOCVD设备GaN外延MO源供给系统 |
US9243325B2 (en) * | 2012-07-18 | 2016-01-26 | Rohm And Haas Electronic Materials Llc | Vapor delivery device, methods of manufacture and methods of use thereof |
CN104659166B (zh) * | 2015-02-11 | 2018-01-19 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种GaAs基发光二极管的湿氧氧化方法 |
-
2017
- 2017-10-30 CN CN201711052308.0A patent/CN107845710B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107845710A (zh) | 2018-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101488548B (zh) | 一种高In组分多InGaN/GaN量子阱结构的LED | |
CN103887380B (zh) | 一种紫光led的外延生长方法 | |
US9184051B2 (en) | Method for producing an optoelectronic nitride compound semiconductor component | |
CN105826440B (zh) | 氮化镓基发光二极管及其制备方法 | |
CN103985798B (zh) | 一种具有新型量子阱结构的led及其制作方法 | |
CN109360877B (zh) | 一种具有In和Al掺杂,In渐变生长的低温P型GaN外延方法 | |
CN105990479A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延结构及其制备方法 | |
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 | |
CN104241468A (zh) | 一种高外量子效率GaN基LED外延片及其制作方法 | |
CN101540361B (zh) | 硅衬底上生长的铝镓铟磷发光二极管的制备方法 | |
CN108831974B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
CN101257081A (zh) | 一种双波长单芯片发光二极管 | |
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 | |
CN109742203A (zh) | 一种氮化物发光二极管 | |
CN111864017A (zh) | 一种micro-LED外延结构及其制造方法 | |
US8461029B2 (en) | Method for fabricating InGaN-based multi-quantum well layers | |
CN102637793B (zh) | 三族氮化合物半导体紫外光发光二极管 | |
CN105845792B (zh) | 一种高亮度青光led外延结构及生长工艺 | |
CN109192834A (zh) | 一种氮化物半导体发光二极管 | |
CN107845710B (zh) | 一种氮化镓基红光外延片结构及制备方法 | |
CN105679898B (zh) | 具有翘曲调节结构层的led外延结构及其生长方法 | |
CN103208571A (zh) | 一种氮化镓基led外延片及其生产方法 | |
CN105990477B (zh) | 具有复合渐变量子垒结构的氮化镓基半导体器件及其制法 | |
CN205452329U (zh) | 一种氮化镓基led外延结构 | |
KR20090030652A (ko) | 질화물계 발광소자 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200818 Address after: 214192 No. 18, unity North Road, Xishan Economic Development Zone, Jiangsu, Wuxi Co-patentee after: JIANGSU XINGUANGLIAN SEMICONDUCTOR Co.,Ltd. Patentee after: JIANGSU XINGUANGLIAN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 214192 No. 18, unity North Road, Xishan Economic Development Zone, Jiangsu, Wuxi Patentee before: JIANGSU XINGUANGLIAN SEMICONDUCTOR Co.,Ltd. |
|
TR01 | Transfer of patent right |