CN109346569B - 一种led外延结构生长方法 - Google Patents
一种led外延结构生长方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109346569B CN109346569B CN201811180931.9A CN201811180931A CN109346569B CN 109346569 B CN109346569 B CN 109346569B CN 201811180931 A CN201811180931 A CN 201811180931A CN 109346569 B CN109346569 B CN 109346569B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- nitrogen
- growing
- layer
- growth
- 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
Images
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
- H01L33/005—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
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
Abstract
本发明提供一种LED外延结构生长方法，应用于半导体器件技术领域，所述方法至少包括：提供一衬底；在所述衬底上生长岛状成长层；在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100‑600torr,转速在500‑1200之间，生长二维成长层；在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100‑600torr,转速在500‑1200之间，生长N型GaN层；在所述N型GaN层上方生长有源区MQW发光层；在所述有源区MQW发光层上生长P型半导体层。应用本发明实施例，缓解现有技术中LED芯片光通量在热态下的衰减问题。
Description
技术领域
本发明涉及本半导体器件技术，特别是涉及一种LED外延结构生长方法。
背景技术
随着LED技术的不断发展，市场对于LED性能要求越来越高。LED在持续工作情况下，由于结温的升高会导致LED的光通量的降低，并且光通量衰减和温度升高成反比状态。
一般芯片在不同温度下点亮，稳定工作条件下LED的光通量与芯片在常温脉冲点亮下的光通量比值叫做冷热比。冷热比实际是表明LED在热态下的光通量保持的能力，冷热比等于1最好，说明热态小光通量没衰减。一般影响冷热比性能的因素有多方面的，比如封装支架的散热能力、封装工艺、芯片的导热性能等，但是决定冷热比存在的核心问题还是LED外延芯片的热态光通量衰减问题。这个问题是由于目前GaN异质外延的导致的。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种LED外延结构生长方法，可以提升GaN异质外延过程中晶体质量，提高量子垒和电子阻挡层对载流子的限制能力，避免载流子在热态下的漂移，保持LED芯片在热态下的光通量。缓解现有技术中LED芯片光通量在热态下的衰减问题。。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种LED外延结构生长方法，所述方法至少包括：
提供一衬底；
在所述衬底上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层；
在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层；
在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层；
在所述N型GaN层上方生长有源区MQW发光层；
在所述有源区MQW发光层上生长P型半导体层。
本发明的一种实现方式中，所述衬底为ALN镀膜衬底；
所述在所述衬底上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层的步骤，包括：
在所述衬底上，将温度调节至1000-1200℃之间，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层。
本发明的一种实现方式中，所述在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-500torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层的步骤，包括：
在所述岛状成长层上，生长温度在1000-1200℃之间，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-500torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层。
本发明的一种实现方式中，所述在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层的步骤，包括：
在所述二维成长层上，生长温度在1000-1200℃之间，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层。
本发明的一种实现方式中，所述在所述N型GaN层上方生长有源区MQW发光层的步骤，包括：
N层GaN生长结束后，生长有源区多量子阱MQW5，生长温度在720-920℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-8000之间。
本发明的一种实现方式中，所述在所述有源区MQW发光层上生长P型半导体层的步骤，包括：
以N2作为载气生长厚度10-100nm之间的P型GaN层，生长温度在620-1200℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200-6000之间。
本发明的一种实现方式中，所述方法还包括：
冷却步骤：将温度降至450-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2～20min，然后降至室温。
如上所述，本发明的一种LED外延结构生长方法，具有以下有益效果：改善LED冷热比的外延生长方法，可以有效改善器件冷热比性能，从高进而提高器件的光电性能。该生长方法，可以有效改善4吋或者6吋外延片底层生长的翘曲问题，提高外延晶体质量，改善器件冷热比性能，进而提高器件的光电性能。
附图说明
图1显示为本发明LED外延结构生长方法的一种流程示意图。
图2显示为本发明LED外延结构生长方法的另一种流程示意图。
图3显示为本发明LED外延结构的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种LED外延结构的生长方法，包括如下步骤：
S101，提供一衬底。
具体的，衬底为ALN镀膜衬底。
S102，在所述衬底上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层。
具体的，可以将温度调节至1000-1200℃之间，通入TMGa，生长3D，生长压力在100-500Torr之间，采用N2；H2:NH3:配比为N2的流量为0，通过H2和NH3之间在合气流模型下进行互相配比。
S103，在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层。
在岛状成长层上生长结束后，采用生长温度在1000-1200℃之间，压力在100-600Torr之间，采用N2；H2:NH3:配比为N2的流量为0，通过H2和NH3之间在合气流模型下进行互相配比，生长二维成长层。
S104，在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层。
本发明实施例中，生长优化N层GaN，生长温度在1000-1200℃之间，生长压力在100-600Torr之间，采用N2；H2:NH3:配比为N2的流量为0，通过H2和NH3之间在合气流模型下进行互相配比。
S105，在所述N型GaN层上方生长有源区MQW发光层。
需要说明的是，N层GaN 4生长结束后，生长有源区多量子阱MQW5，生长温度在720-920℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-8000之间。
S106，在所述有源区MQW发光层上生长P型半导体层。
一种实现方式中，有源区多量子阱5生长结束后，以N2作为载气生长厚度10-100nm之间的p型GaN层6，生长温度在620-1200℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200-6000之间。
如图2所示，本发明的一种实现方式中，所述方法还包括步骤S107，
冷却步骤：S107，将温度降至450-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2～20min，然后降至室温。
外延生长结束后，将反应室的温度降至450-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2～20min，然后降至室温，即得LED外延结构。
外延结构(外延片)经过清洗、沉积、光刻和刻蚀等后续加工工艺制成单颗芯片。
具体的，本实施例以高纯氢气或氮气作为载气，以三甲基镓(TMGa)，三乙基镓(TEGa)、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)和二茂镁(Cp2Mg)分别作为n、p型掺杂剂。
如图3所示，获得的结构，通过该生长方法，可以有效改善4吋或者6吋外延片底层生长的翘曲问题，提高外延晶体质量，改善器件冷热比性能，进而提高器件的光电性能。综上。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种LED外延结构生长方法，其特征在于，所述方法至少包括：
提供一衬底；
在所述衬底上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层；
在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层；
在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层；
在所述N型GaN层上方生长有源区MQW发光层，生长温度在720-920℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在300-8000之间；
在所述有源区MQW发光层上生长P型半导体层，以N2作为载气生长厚度10-100nm之间的P型GaN层，生长温度在620-1200℃之间，压力在100-600Torr之间，Ⅴ/Ⅲ摩尔比在200-6000之间。
2.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述衬底为ALN镀膜衬底；
所述在所述衬底上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层的步骤，包括：
在所述衬底上，将温度调节至1000-1200℃之间，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下进行互相配比，通入TMGa，使得气体压力范围为：100-500torr，转速在500-1200之间，生长岛状成长层。
3.根据权利要求2所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述在所述岛状成长层上，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-500torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层的步骤，包括：
在所述岛状成长层上，生长温度在1000-1200℃之间，采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-500torr,转速在500-1200之间，生长二维成长层。
4.根据权利要求2所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述在所述二维成长层上，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层的步骤，包括：
在所述二维成长层上，生长温度在1000-1200℃之间，成长采用氮气：氢气：氨气配比为氮气的流量为0，通过H2和NH3的气体分配在合理气流模型下互相配比，压力在100-600torr,转速在500-1200之间，生长N型GaN层。
5.根据权利要求1所述的LED外延结构生长方法，其特征在于，所述方法还包括：
冷却步骤：将温度降至450-800℃之间，采用纯氮气氛围进行退火处理2～20min，然后降至室温。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811180931.9A CN109346569B (zh) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | 一种led外延结构生长方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811180931.9A CN109346569B (zh) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | 一种led外延结构生长方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109346569A CN109346569A (zh) | 2019-02-15 |
| CN109346569B true CN109346569B (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=65308662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811180931.9A Active CN109346569B (zh) | 2018-10-09 | 2018-10-09 | 一种led外延结构生长方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109346569B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114420801A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种发光二极管外延片制备方法及外延片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103403886A (zh) * | 2010-12-29 | 2013-11-20 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方法 |
| CN105870275A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
-
2018
- 2018-10-09 CN CN201811180931.9A patent/CN109346569B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103403886A (zh) * | 2010-12-29 | 2013-11-20 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体结构、氮化物半导体发光元件、氮化物半导体晶体管元件、氮化物半导体结构的制造方法以及氮化物半导体元件的制造方法 |
| CN105870275A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-08-17 | 天津三安光电有限公司 | 发光二极管及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109346569A (zh) | 2019-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106410005B (zh) | 一种氮化镓基led外延片及其生长方法 | |
| CN104037287B (zh) | 生长在Si衬底上的LED外延片及其制备方法 | |
| CN110718612B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN103337573B (zh) | 半导体发光二极管的外延片及其制造方法 | |
| CN103227251B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延结构的生长方法 | |
| CN106159048B (zh) | 一种发光二极管外延片及其生长方法 | |
| JP2012222284A (ja) | エピタキシャル成長用サセプタ、これを用いたエピタキシャル成長装置およびこれを用いたエピタキシャル成長方法 | |
| CN106684222B (zh) | 一种发光二极管外延片的制造方法 | |
| TWI766403B (zh) | 一種微發光二極體外延結構及其製備方法 | |
| CN106159052A (zh) | 一种发光二极管外延片及其制造方法 | |
| JP2009238772A (ja) | エピタキシャル基板及びエピタキシャル基板の製造方法 | |
| CN103441197B (zh) | 一种GaN基发光二极管外延片及其制作方法 | |
| CN109346569B (zh) | 一种led外延结构生长方法 | |
| CN114335272A (zh) | 一种发光二极管及其制备方法 | |
| WO2014038105A1 (ja) | エピタキシャルウェハ及びその製造方法 | |
| CN109638129B (zh) | 发光二极管外延结构的制备方法 | |
| CN111244233B (zh) | Led制备工艺 | |
| CN109346580A (zh) | 一种发光二极管外延片的制造方法 | |
| CN104733576A (zh) | 发光二极管外延片及其制备方法 | |
| KR100932615B1 (ko) | 거침처리된 사파이어 기재 기판을 이용한 화합물 반도체기판 및 그 제조방법과, 이를 이용한 고휘도 발광 소자 및그 제조방법 | |
| CN103337570A (zh) | 改善4 inch GaN基外延片内均匀性和波长集中度的方法 | |
| CN110364595B (zh) | 发光二极管外延结构及其制备方法 | |
| CN103022294B (zh) | 一种蓝宝石外延片结构及其制造方法 | |
| KR20120078343A (ko) | 반도체 발광소자 | |
| CN113990993B (zh) | 用于降低欧姆接触电阻的发光二极管外延片及其制造方法 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210302 Address after: Room 110-7, building 3, 290 Xingci 1st Road, Hangzhou Bay New District, Ningbo City, Zhejiang Province, 315336 Patentee after: Ningbo anxinmei Semiconductor Co.,Ltd. Address before: 230011 Hefei Xinzhan Industrial Park, Hefei City, Anhui Province Patentee before: HEFEI IRICO EPILIGHT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |