CN109980055B - 一种减少翘曲的led外延生长方法 - Google Patents

一种减少翘曲的led外延生长方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109980055B
CN109980055B CN201910308869.5A CN201910308869A CN109980055B CN 109980055 B CN109980055 B CN 109980055B CN 201910308869 A CN201910308869 A CN 201910308869A CN 109980055 B CN109980055 B CN 109980055B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
growing
temperature
pressure
doped
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
Application number
CN201910308869.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109980055A (zh
Inventor
徐平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Original Assignee
Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd filed Critical Xiangneng Hualei Optoelectrical Co Ltd
Priority to CN201910308869.5A priority Critical patent/CN109980055B/zh
Publication of CN109980055A publication Critical patent/CN109980055A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109980055B publication Critical patent/CN109980055B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/02Semiconductor 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
    • H01L33/12Semiconductor 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

本发明公开一种减少翘曲的LED外延生长方法,包括:处理蓝宝石衬底、生长AlzGa1‑zN层、生长AlN层、生长MgAlyGa1‑yN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长InxGa(1‑x)N/GaN发光层,其中,x=0.20‑0.25,生长P型AlGaN层、生长掺镁的P型GaN层、降温冷却。本发明解决了现有技术中LED外延片翘曲大、破片率高的技术问题,并使外延片表面外观更好。

Description

一种减少翘曲的LED外延生长方法
技术领域
本申请涉及LED外延设计应用技术领域,具体地说,涉及一种减少外延片翘曲的LED生长方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode,发光二极管)是一种固体照明,由于LED具有体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可,国内生产LED的规模也在逐步扩大。
蓝宝石是现阶段工业生长GaN基 LED的最普遍的衬底材料。目前传统的外延生长技术中外延片翘曲大,尤其在大尺寸蓝宝石衬底上进行外延晶体生长时,翘曲更大,导致后续芯片制作过程中研磨破片率高,产品良率低下。
因此,提供一种LED外延生长方法,减少外延片翘曲,是本技术领域亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种减少翘曲的LED外延生长方法,解决了现有技术中LED的外延片翘曲大、破片率高的技术问题,并使外延片表面外观更好。
为了解决上述技术问题,本发明提出一种减少翘曲的LED外延生长方法,包括:处理蓝宝石衬底、生长AlzGa1-zN层、生长AlN层、生长MgAlyGa1-yN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长InxGa(1-x)N/GaN发光层,其中,x=0.20-0.25,生长P型AlGaN层、生长掺镁的P型GaN层、降温冷却;其中,
生长AlzGa1-zN层,进一步为:
控制400-600mbar的反应腔压力,向反应腔通入流量为100-150L/min的NH3、120-135L/min的N2、00-4000sccm的TMGa、300-450sccm的TMAl源,生长过程中以每秒钟升高0.2℃将生长温度从500℃渐变升高至550℃,在所述蓝宝石衬底上生长厚度为14-20nm的渐变AlzGa1-zN层,其中z的取值范围为0.05-0.15;
生长AlN层,进一步为:
保持反应腔压力300mbar-400mbar、保持温度600℃-800℃,通入流量为10000sccm-15000sccm的NH3、100L/min-130L/min的N2以及TMAl源,生长厚度为20nm-30nm的AlN层,其中,在生长所述AlN层的过程中,TMAl的流量每秒增加2sccm,所述TMAl的流量从1000 sccm渐变增加到1500 sccm;
生长MgAlyGa1-yN层,进一步为:
保持反应腔压力为600-700mbar、温度为1000-1200℃,同时通入流量为30000-60000sccm的NH3、100-130L/min的H2、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及40-60sccm的Cp2Mg的条件下,生长200-300nm的MgAlyGa1-yN层,y的取值范围为0.10-0.35,所述生长时间为250s,Mg掺杂浓度每秒增加8E+15atoms/cm3,从2E+18atoms/cm3线性渐变增加为4E+18atoms/cm3
进一步地,其中,处理蓝宝石衬底,进一步为:
向放置有蓝宝石衬底的金属有机化学气相沉积系统的反应腔内,同时通入流量为10000-20000sccm的NH3、100-130L/min的H2,升高温度至900-1000℃,在反应腔压力为100-200mbar的条件下,处理所述蓝宝石衬底。
进一步地,其中,生长掺杂Si的N型GaN层,进一步为:
保持反应腔压力为300-600mbar、温度为1000-1200℃,通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4持续生长3-4μm的掺杂Si的N型GaN层,其中,Si掺杂浓度5E18-1E19atom/cm3
进一步地,其中,生长InxGa(1-x)N/GaN发光层,进一步为:
保持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N2的条件下,生长2.5-3.5nm掺杂In的InxGa(1-x)N层,其中,x=0.20-0.25,发光波长为450-455nm;
升高温度至750-850℃,保持反应腔压力为 300-400mbar,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N2的条件下,生长8-15nm的发光GaN层;重复交替生长InxGa(1-x)N层和发光GaN层,得到InxGa(1-x)N/GaN发光层,其中,InxGa(1-x)N层和发光GaN层的交替生长周期数为7-15。
进一步地,其中,生长P型AlGaN层,进一步为:
保持反应腔压力为200-400mbar、温度为900-950℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg,持续生长50-100nm的P型AlGaN层,其中,Al掺杂浓度1E20-3E20 atom/cm3,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
进一步地,其中,生长掺镁的P型GaN层,进一步为:
保持反应腔压力为400-900mbar、温度为950-1000℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg,持续生长50-200nm的掺镁的P型GaN层,其中,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
进一步地,其中,降温冷却,进一步为:
降温至650-680℃后,保温20-30min,关闭加热系统、关闭给气系统,随炉冷却。
与现有技术相比,本发明的减少翘曲的LED外延生长方法,实现了如下的有益效果:
(1)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,在衬底上生长AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层,有利于消除蓝宝石衬底对GaN薄膜的应力累积效应,能够显著增大外延膜材料应力控制的窗口,从而可以减少外延片翘曲,减少破片率。
(2)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,在衬底上生长AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层,很好地解决了从蓝宝石图形化衬底到N型GaN层的过渡,解决了在衬底上直接生长GaN生长工艺复杂的问题。
(3)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,通过分别控制AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层生长过程中的温度、TMAl流量、Mg掺杂浓度规律性渐变,可以促使外延材料中的各种原子达到规则排列,能够获得整齐的表面,并使整个外延层表面更平整,表面六角缺陷和凹型坑更少,整个外观更好。
当然,实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述,本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例,并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为利用本发明方法制备得到LED的结构示意图;
图2为利用现有技术中发光二极管衬底外延生长方法的制备得到传统LED的结构示意图;
其中,1、蓝宝石衬底,2、AlzGa1-zN层,3、AlN层,4、MgAlyGa1-yN层,5、掺杂Si的N型GaN层,6、InxGa(1-x)N/GaN发光层,7、P型AlGaN层,8、掺镁的P型GaN层,9、低温缓冲层GaN,10、不掺杂的U型GaN层,11、第一掺杂Si的N型GaN层,12、第二掺杂Si的N型GaN层,61、InxGa(1-x)N层,62、GaN层。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
外延层结构如图1所示。本发明运用MOCVD(金属有机化合物化学气相沉淀)来生长LED外延片,采用高纯H2或高纯N2或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气,高纯NH3作为N源,金属有机源三甲基镓(TMGa)、三乙基镓(TEGa)作为镓源,三甲基铟(TMIn)作为铟源,N型掺杂剂为硅烷(SiH4),三甲基铝(TMAl)作为铝源,P型掺杂剂为二茂镁(CP2Mg),衬底为蓝宝石衬底,反应压力在70mbar到900mbar之间,具体生长方式如下:
一种减少翘曲的LED外延生长的方法,其特征在于,包括:处理蓝宝石衬底1、生长AlzGa1-zN层2、生长AlN层3、生长MgAlyGa1-yN层4、生长掺杂Si的N型GaN层5、生长InxGa(1-x)N/GaN发光层6,其中,x=0.20-0.25,生长P型AlGaN层7、生长掺镁的P型GaN层8、降温冷却,具体生长步骤如下;
步骤一、处理蓝宝石衬底1:向放置有衬底的金属有机化学气相沉积系统的反应腔内,同时通入流量为10000-20000sccm的NH3、100-130L/min的H2,升高温度至900-1000℃,在反应腔压力为100-200mbar的条件下,处理所述蓝宝石衬底300s-600s。
步骤二、生长AlzGa1-zN层2,进一步为:
控制400-600mbar的反应腔压力,向反应腔通入流量为100-150L/min的NH3、120-135L/min的N2,300-4000sccm的TMGa、300-450sccm的TMAl源,生长过程中以每秒钟升高0.2℃将生长温度从500℃渐变升高至550℃,在所述蓝宝石衬底上生长厚度为14-20nm的渐变AlzGa1-zN层,其中z的取值范围为0.05-0.15。
步骤三、生长AlN层3,进一步为:
保持反应腔压力300mbar-400mbar、保持温度600℃-800℃,通入流量为10000sccm-15000sccm的NH3、100L/min-130L/min的N2以及TMAl源,生长厚度为20nm-30nm的AlN层,其中,在生长所述AlN层的过程中,TMAl的流量每秒增加2sccm,所述TMAl的流量从1000 sccm渐变增加到1500 sccm。
步骤四、生长MgAlyGa1-yN层4,进一步为:
保持反应腔压力为600-700mbar、温度为1000-1200℃,同时通入流量为30000-60000sccm的NH3、100-130L/min的H2、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及40-60sccm的Cp2Mg的条件下,生长200-300nm的MgAlyGa1-yN层4,y的取值范围为0.10-0.35,所述生长时间为250s,Mg掺杂浓度每秒增加8E+15atoms/cm3,从2E+18atoms/cm3线性渐变增加为4E+18atoms/cm3
步骤五、保持反应腔压力为300-600mbar、温度为1000-1200℃,通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4持续生长3-4μm的掺杂Si的N型GaN层5,其中,Si掺杂浓度5E18-1E19atom/cm3
步骤六、生长InxGa(1-x)N/GaN发光层6,其中,x1=0.20-0.25。具体步骤包括:保持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N2的条件下,生长2.5-3.5nm掺杂In的InxGa(1-x)N层61,其中,x=0.20-0.25,发光波长为450-455nm。
升高温度至750-850℃,保持反应腔压力为 300-400mbar,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N2的条件下,生长8-15nm的发光GaN层62;重复交替生长InxGa(1-x)N层61和GaN层62,得到InxGa(1-x)N/GaN/GaN发光层6,其中,InxGa(1-x)N层61和GaN层62的交替生长周期数为7-15。
步骤七、生长P型AlGaN层7:保持反应腔压力为200-400mbar、温度为900-950℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg,持续生长50-100nm的P型AlGaN层7,其中,Al掺杂浓度1E20-3E20 atom/cm3,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
步骤八、生长掺镁的P型GaN层8:保持反应腔压力为400-900mbar、温度为950-1000℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg,持续生长50-200nm的掺镁的P型GaN层8,其中,Mg掺杂浓度1E19-1E20atom/cm3
步骤九、降温冷却:降温至650-680℃后,保温20-30min,关闭加热系统、关闭给气系统,随炉冷却。
对比实施例
以下提供一种常规LED外延生长方法作为本发明的对比实施例。
常规LED外延的生长方法为(外延层结构参见图2):
步骤一、处理蓝宝石衬底1:在1000-1100℃的氢气气氛下,通入100L/min-130L/min的H2,保持反应腔压力为100-300mbar(mbar为气压单位),处理蓝宝石衬底5-10分钟。
步骤二、生长低温缓冲层GaN 9:降温至500-600℃,保持反应腔压力300-600mbar,通入流量为10000-20000sccm(sccm备注标准毫升每分钟)的NH3、50-100sccm的TMGa、100L/min-130L/min的H2、在蓝宝石衬底上生长厚度为20-40nm的低温缓冲层GaN9。
步骤三、将低温缓冲层GaN9腐蚀成不规则岛状:升高温度至1000-1100℃,保持反应腔压力为300-600mbar,通入流量为30000-40000sccm的NH3、100L/min-130L/min的H2、保持温度稳定持续300-500s低温将GaN腐蚀成不规则岛状。
步骤四、生长不掺杂的U型GaN层10:升高温度到1000-1200℃,保持反应腔压力300-600mbar,通入流量为30000-40000sccm(sccm备注标准毫升每分钟)的NH3、200-400sccm的TMGa、100 -130L/min的H2、持续生长2-4µm的不掺杂GaN层10。
步骤五、生长第一掺杂Si的N型GaN层11:保持反应腔压力 、温度不变,通入流量为30000-60000sccm(sccm备注标准毫升每分钟)的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4持续生长3-4μm的第一掺杂Si的N型GaN层11,Si掺杂浓度5E18-1E19atom/cm3(备注1E19代表10的19次方也就是10^19,以此类推)。
步骤六、生长第二掺杂Si的N型GaN层12:保持反应腔压力 、温度不变,通入流量为30000-60000sccm(sccm备注标准毫升每分钟)的NH3、200-400sccm的TMGa、100 -130L/min的H2、2-10sccm的SiH4持续生长200-400nm的第二掺杂Si的N型GaN层12,Si掺杂浓度5E17-1E18 atom/cm3
步骤7、生长发光层6:保持反应腔压力 300-400mbar、温度700-750℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn、100 -130L/min的N2,生长掺杂In的2.5-3.5nm的InxGa(1-x)N层61(x=0.20-0.25),发光波长450-455nm;接着升高温度750-850℃,保持反应腔压力 300-400mbar通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100 -130L/min的N2,生长8-15nm的GaN层62;然后重复InxGa(1-x)N层61的生长,然后重复GaN层62的生长,交替生长InxGa(1-x)N/GaN发光层6,控制周期数为7-15个。
步骤8、生长P型AlGaN层7:保持反应腔压力 200-400mbar、温度900-950℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100 -130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg,持续生长50-100nm的P型AlGaN层7,Al掺杂浓度1E20-3E20 atom/cm3,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
步骤9、生长掺镁的P型GaN层8:保持反应腔压力 400-900mbar、温度950-1000℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100 -130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg,持续生长50-200nm的掺镁的P型GaN层8,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
步骤10、降温、冷却:最后降温至650-680℃,保温20-30min,接着关闭加热系统、关闭给气系统,随炉冷却。
根据现有传统技术中的LED外延生长方法制备1000片样品1,根据本专利描述的方法制备1000片样品2。任意挑选样品1和样品2各8片,在相同的条件下测试外延片的翘曲度BOW值,请参见表1,表1所示为样品1和样品2外延片翘曲度测试数据。
表1 样品1和样品2外延片翘曲度数据
Figure 945431DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以得出,本发明提供的LED外延生长方法制备的外延片的翘曲度明显变小。此外,对1000片样品1和1000片样品2的研磨破片情况进行统计发现,样品1破片37片,样品2破片18片,即样品1破片率为3.7%,而样品2的破片率为1.8%,说明本发明提供的LED外延生长方法能够明显减少外延片翘曲度,有效降低破片率。另外,对样品1和2的外观良率进行统计,样品1中表面存在六角缺陷和凹型坑的比例为0.78%,样品2中表面存在六角缺陷和凹型坑的比例为0.25%,这说明本发明方法能够明显改善外延片表面的外观状况。
通过以上各个实施例可知,与现有技术相比,本发明的减少翘曲的LED外延生长方法,实现了如下的有益效果:
(1)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,在衬底上生长AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层,有利于消除蓝宝石衬底对GaN薄膜的应力累积效应,能够显著增大外延膜材料应力控制的窗口,从而可以减少外延片翘曲,减少破片率。
(2)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,在衬底上生长AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层,很好地解决了从蓝宝石图形化衬底到N型GaN层的过渡,解决了在衬底上直接生长GaN生长工艺复杂的问题。
(3)本发明所述的减少翘曲的LED外延生长方法,通过分别控制AlzGa1-zN层、AlN层和MgAlyGa1-yN层生长过程中的温度、TMAl流量、Mg掺杂浓度规律性渐变,可以促使外延材料中的各种原子达到规则排列,能够获得整齐的表面,并使整个外延层表面更平整,表面六角缺陷和凹型坑更少,整个外观更好。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,包括:处理蓝宝石衬底、生长AlzGa1- zN层、生长AlN层、生长MgAlyGa1-yN层、生长掺杂Si的N型GaN层、生长InxGa(1-x)N/GaN发光层,其中,x=0.20-0.25,生长P型AlGaN层、生长掺镁的P型GaN层、降温冷却;其中,
生长AlzGa1-zN层,进一步为:
控制400-600mbar的反应腔压力,向反应腔通入流量为100-150L/min的NH3、120-135L/min的N2、300-4000sccm的TMGa、300-450sccm的TMAl源,生长过程中以每秒钟升高0.2℃将生长温度从500℃渐变升高至550℃,在所述蓝宝石衬底上生长厚度为14-20nm的AlzGa1-zN层,其中z的取值范围为0.05-0.15;
生长AlN层,进一步为:
保持反应腔压力300mbar-400mbar、保持温度600℃-800℃,通入流量为10000sccm-15000sccm的NH3、100L/min-130L/min的N2以及TMAl源,生长厚度为20nm-30nm的AlN层,其中,在生长所述AlN层的过程中,TMAl的流量每秒增加2sccm,所述TMAl的流量从1000 sccm渐变增加到1500 sccm;
生长MgAlyGa1-yN层,进一步为:
保持反应腔压力为600-700mbar、温度为1000-1200℃,同时通入流量为30000-60000sccm的NH3、100-130L/min的H2、200-300sccm的TMGa、50-100sccm的TMAl及40-60sccm的Cp2Mg的条件下,生长200-300nm的MgAlyGa1-yN层,y的取值范围为0.10-0.35,所述生长时间为250s,Mg掺杂浓度每秒增加8E+15atoms/cm3,从2E+18atoms/cm3线性渐变增加为4E+18atoms/cm3
2.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,处理蓝宝石衬底,进一步为:
向放置有蓝宝石衬底的金属有机化学气相沉积系统的反应腔内,同时通入流量为10000-20000sccm的NH3、100-130L/min的H2,升高温度至900-1000℃,在反应腔压力为100-200mbar的条件下,处理所述蓝宝石衬底。
3.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,生长掺杂Si的N型GaN层,进一步为:
保持反应腔压力为300-600mbar、温度为1000-1200℃,通入流量为30000-60000sccm的NH3、200-400sccm的TMGa、100-130L/min的H2、20-50sccm的SiH4持续生长3-4μm的掺杂Si的N型GaN层,其中,Si掺杂浓度5E18-1E19atom/cm3
4.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,生长InxGa(1-x)N/GaN发光层,进一步为:
保持反应腔压力为300-400mbar、温度为700-750℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-40sccm的TMGa、1500-2000sccm的TMIn及100-130L/min的N2的条件下,生长2.5-3.5nm掺杂In的InxGa(1-x)N层,其中,x=0.20-0.25,发光波长为450-455nm;
升高温度至750-850℃,保持反应腔压力为 300-400mbar,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa及100-130L/min的N2的条件下,生长8-15nm的发光GaN层;重复交替生长InxGa(1-x)N层和发光GaN层,得到InxGa(1-x)N/GaN发光层,其中,InxGa(1-x)N层和发光GaN层的交替生长周期数为7-15。
5.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,生长P型AlGaN层,进一步为:
保持反应腔压力为200-400mbar、温度为900-950℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、30-60sccm的TMGa、100-130L/min的H2、100-130sccm的TMAl、1000-1300sccm的Cp2Mg,持续生长50-100nm的P型AlGaN层,其中,Al掺杂浓度1E20-3E20 atom/cm3,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
6.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,生长掺镁的P型GaN层,进一步为:
保持反应腔压力为400-900mbar、温度为950-1000℃,通入流量为50000-70000sccm的NH3、20-100sccm的TMGa、100-130L/min的H2、1000-3000sccm的Cp2Mg,持续生长50-200nm的掺镁的P型GaN层,其中,Mg掺杂浓度1E19-1E20 atom/cm3
7.根据权利要求1所述的减少翘曲的LED外延生长方法,其特征在于,降温冷却,进一步为:
降温至650-680℃后,保温20-30min,关闭加热系统、关闭给气系统,随炉冷却。
CN201910308869.5A 2019-04-17 2019-04-17 一种减少翘曲的led外延生长方法 Active CN109980055B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910308869.5A CN109980055B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种减少翘曲的led外延生长方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910308869.5A CN109980055B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种减少翘曲的led外延生长方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109980055A CN109980055A (zh) 2019-07-05
CN109980055B true CN109980055B (zh) 2022-02-01

Family

ID=67085047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910308869.5A Active CN109980055B (zh) 2019-04-17 2019-04-17 一种减少翘曲的led外延生长方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109980055B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114203865B (zh) * 2021-12-07 2023-08-01 宁波安芯美半导体有限公司 一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101038947A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国科学院物理研究所 不需荧光粉转换的白光GaN发光二极管外延材料及制法
CN104103720A (zh) * 2014-07-24 2014-10-15 安徽三安光电有限公司 一种氮化物半导体的制备方法
CN105870270A (zh) * 2016-06-01 2016-08-17 湘能华磊光电股份有限公司 Led外延超晶格生长方法
CN106374021A (zh) * 2016-12-02 2017-02-01 湘能华磊光电股份有限公司 基于蓝宝石图形化衬底的led外延生长方法
CN106653970A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 华灿光电(浙江)有限公司 一种发光二极管的外延片及其生长方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120235116A1 (en) * 2009-07-31 2012-09-20 Jie Su Light emitting diode with enhanced quantum efficiency and method of fabrication

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101038947A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 中国科学院物理研究所 不需荧光粉转换的白光GaN发光二极管外延材料及制法
CN104103720A (zh) * 2014-07-24 2014-10-15 安徽三安光电有限公司 一种氮化物半导体的制备方法
CN105870270A (zh) * 2016-06-01 2016-08-17 湘能华磊光电股份有限公司 Led外延超晶格生长方法
CN106653970A (zh) * 2016-11-18 2017-05-10 华灿光电(浙江)有限公司 一种发光二极管的外延片及其生长方法
CN106374021A (zh) * 2016-12-02 2017-02-01 湘能华磊光电股份有限公司 基于蓝宝石图形化衬底的led外延生长方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109980055A (zh) 2019-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109119515B (zh) 一种发光二极管外延片及其制造方法
CN109860345B (zh) 一种led外延结构生长方法
CN109411573B (zh) 一种led外延结构生长方法
CN105870270B (zh) Led外延超晶格生长方法
CN110620168B (zh) 一种led外延生长方法
CN106328780B (zh) 基于AlN模板的发光二极管衬底外延生长的方法
CN113328015B (zh) 提高亮度的发光二极管芯片制作方法
CN106374021A (zh) 基于蓝宝石图形化衬底的led外延生长方法
CN110246943B (zh) 基于石墨烯的led外延生长方法
CN107134517B (zh) 一种led外延生长方法
CN109980055B (zh) 一种减少翘曲的led外延生长方法
CN106711298B (zh) 一种发光二极管外延生长方法及发光二极管
CN110379895B (zh) Led外延生长方法
CN105870269B (zh) 提高空穴注入的发光二极管外延生长方法
CN111952418A (zh) 一种提升发光效率的led多量子阱层生长方法
CN114038971B (zh) 一种led外延生长方法
CN106784195B (zh) 一种提高发光二极管品质的外延生长方法
CN106876538B (zh) 一种发光二极管外延生长方法及发光二极管
CN107331738B (zh) 一种发光二极管外延片的制造方法
CN110010730B (zh) 一种减少外延片翘曲的led生长方法
CN106784230B (zh) Led外延生长方法
CN113571607B (zh) 高发光效率的发光二极管外延片及其制造方法
CN113161451B (zh) 一种led外延结构及其生长方法
CN109860344B (zh) 一种led外延量子阱生长方法
CN111276579B (zh) 一种led外延生长方法

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