一种发光二极管外延片的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管外延片的制造方法，属于半导体技术领域。所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型GaN层；其中，应力释放层包括交替层叠的InGaN层和Al

Method for manufacturing LED epitaxial slice

The invention discloses a manufacturing method of a light-emitting diode epitaxial wafer, belonging to the field of semiconductor technology. The manufacturing method includes: growth in sequence on the substrate, low temperature buffer layer of undoped GaN layer, N GaN layer, stress release layer, a multi quantum well layer and P GaN layer; wherein, the stress release layer comprises a InGaN layer laminated alternately and Al

【技术实现步骤摘要】
一种发光二极管外延片的制造方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种发光二极管外延片的制造方法。
技术介绍
氮化镓基发光二极管(英文：LightingEmittingDiode，简称LED)具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低的特点，被广泛应用在户外全色显示、交通信号灯、背光源等领域，被认为是未来最有可能取代白炽灯、荧光灯的选择之一。LED外延片通常包括衬底、以及依次层叠在衬底上的低温缓冲层、未掺杂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量子阱层和量子垒层，量子阱层为InGaN层，量子垒层为GaN或者AlGaN。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：InGaN、GaN、AlGaN之间由于存在晶格失配而产生应力，应力作用使得多量子阱层的极化效应加强，能带弯曲大，对载流子的束缚作用小，影响LED的内量子效率和抗静电性能。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括交替层叠的InGaN层和AlxGaN层，0≤x＜0.3；在所述AlxGaN层的生长过程中，所述AlxGaN层的生长温度先从所述InGaN层的生长温度通过多个阶段的升温达到最高温度，再从最高温度通过多个阶段的降温达到所述InGaN层的生长温度，同一个阶段的温度恒定，相邻两个阶段的温度不同。可选地，最靠近所述N型GaN层的多层所述AlxGaN层的最高温度的最大值，低于最靠近所述多量子阱层的多层所述AlxGaN层的最高温度的最小值。可选地，相邻两个阶段的温度的变化速率全部相同、部分相同或者各不相同。可选地，相邻两个阶段的温度的变化速率不大于2.0℃/s。可选地，各层所述AlxGaN层中Al组分的含量保持不变、逐层增加或者先逐层增加再逐层减少。可选地，所述AlxGaN层的厚度为3～10nm。可选地，各层所述AlxGaN层的厚度部分不同或者各不相同。优选地，最靠近所述N型GaN层的多层所述AlxGaN层的厚度的最小值，大于最靠近所述多量子阱层的多层所述AlxGaN层的最大值。可选地，所述AlxGaN层的层数与所述InGaN层的层数相同，所述InGaN层的层数为5～10层。可选地，所述应力释放层的生长温度为700～900℃。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在AlxGaN层的生长过程中，将AlxGaN层的生长温度先从InGaN层的生长温度通过多个阶段的升温达到最高温度，再从最高温度通过多个阶段的降温达到InGaN层的生长温度，同一个阶段的温度恒定，相邻两个阶段的温度不同，利用温度的缓慢变化使氮化镓层中的应力充分释放，减小极化效应，减少外延层中的V型位错和线性位错，提高晶体质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提供的一种发光二极管外延片的制造方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的AlxGaN层的生长温度的变化示意图；图3是本专利技术实施例提供的发光二极管外延片的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例本专利技术实施例提供了一种发光二极管外延片的制造方法，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。参见图1，该制造方法包括：步骤200：将衬底在1200℃的H2气氛下进行热处理10分钟。在本实施例中，衬底可以采用蓝宝石、Si或者SiC。需要说明的是，热处理可以清洁衬底表面。步骤201：控制生长温度为500～650℃，生长压力为400～600Torr，V/III比为500～3000，在衬底上生长厚度为15～35nm的低温缓冲层，并控制生长温度为1000～1200℃进行退火处理5～10min。其中，V/III比为Ⅴ价原子与Ⅲ价原子的摩尔比。步骤202：控制生长温度为1000～1200℃，生长压力为100～750Torr，V/III比为300～3000，在缓冲层上生长厚度为1～5μm的未掺杂GaN层和N型GaN层。步骤203：控制生长温度为700～900℃，生长压力为100～500Torr，V/III比为300～3000，在N型GaN层上生长厚度为150～300nm的应力释放层。在本实施例中，应力释放层包括交替层叠的InGaN层和AlxGaN层，0≤x＜0.3；在AlxGaN层的生长过程中，AlxGaN层的生长温度先从InGaN层的生长温度通过多个阶段的升温达到最高温度，再从最高温度通过多个阶段的降温达到InGaN层的生长温度，同一个阶段的温度恒定，相邻两个阶段的温度不同。例如，参见图2，AlxGaN层的生长温度，先保持InGaN层的生长温度20～60s，再以1℃/s的变化速率提升至T1，然后保持T1的温度20～60s，再以1℃/s的变化速率提升至T2，然后保持T2的温度20～60s，再以1℃/s的变化速率提升至T，然后保持T的温度20～60s，再以1℃/s的变化速率降低至T2，然后保持T2的温度20～60s，再以1℃/s的变化速率降低至T1，然后保持T1的温度20～60s，再以1℃/s的变化速率降低至InGaN层的生长温度，然后保持InGaN层的生长温度的温度20～60s。可选地，最靠近N型GaN层的多层AlxGaN层的最高温度的最大值，可以低于最靠近多量子阱层的多层AlxGaN层的最高温度的最小值。可选地，相邻两个阶段的温度的变化速率可以全部相同、部分相同或者各不相同。可选地，相邻两个阶段的温度的变化速率可以不大于2.0℃/s。可选地，各层AlxGaN层中Al组分的含量可以保持不变、逐层增加或者先逐层增加再逐层减少。可选地，AlxGaN层的厚度可以为3～10nm。优选地，各层AlxGaN层的厚度可以部分不同或者各不相同。更优选地，最靠近N型GaN层的多层AlxGaN层的厚度的最小值，可以大于最靠近多量子阱层的多层AlxGaN层的最大值。可选地，InGaN层的厚度可以为0.5～3nm。可选地，AlxGaN层的层数与InGaN层的层数相同，InGaN层的层数可以为5～10层。步骤204：控制生长温度为700～850℃，生长压力为100～500Torr，V/III比为300～5000，在应力释放层上生长多量子阱层。在本实施例中，多量子阱层包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层，GaN量子垒层的层数与InGaN量子阱层的层数相同，InGaN量子阱层的层数可以为12层，InGaN量子阱层的厚度可以为2～5nm，GaN量子垒层的厚度可以为10～20nm。步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括交替层叠的InGaN层和Al

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延片的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：在衬底上依次生长低温缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、应力释放层、多量子阱层、P型GaN层；其中，所述应力释放层包括交替层叠的InGaN层和AlxGaN层，0≤x＜0.3；在所述AlxGaN层的生长过程中，所述AlxGaN层的生长温度先从所述InGaN层的生长温度通过多个阶段的升温达到最高温度，再从最高温度通过多个阶段的降温达到所述InGaN层的生长温度，同一个阶段的温度恒定，相邻两个阶段的温度不同。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，最靠近所述N型GaN层的多层所述AlxGaN层的最高温度的最大值，低于最靠近所述多量子阱层的多层所述AlxGaN层的最高温度的最小值。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于，相邻两个阶段的温度的变化速率全部相同、部分相同或者各不相同。4.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：武艳萍，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33