氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片技术

本发明专利技术实施例提供一种氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片，该方法包括：在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，反应室在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，在开始生长N掺杂氮化镓层至结束生长多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理。能够较大程度地降低外延内应力，降低LED的蓝移，提升材料抗静电性能，并能提升量子阱的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片
本专利技术实施例涉及半导体发光二极管（Light-EmittingDiode，LED）领域，尤其涉及一种氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片。
技术介绍
以氮化镓为代表的宽禁带材料，是继硅Si和砷化镓GaAs之后的第三代半导体材料，可以广泛应用与制作LED以及包含该LED的芯片等。由于目前得到高质量的商用大块氮化镓晶体比较困难，一般氮化镓LED会采用异质衬底外延来获得氮化镓薄膜。但是氮化镓和衬底如蓝宝石衬底或Si衬底之间有较大的晶格失配度，会导致外延层产生位错，这种外延层的位错会扩展并穿过整个外延层，而造成氮化镓LED等半导体器件的内应力过大，导致能带弯曲，电子空穴在有缘区的复合效率极大地降低，进而导致材料抗静电性能低，量子阱的发光效率低下等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片，能够较大程度地降低外延内应力，降低LED的蓝移，提升材料抗静电性能，并能提升量子阱的发光效率。第一方面，本专利技术实施例提供一种氮化镓LED制备方法，包括：在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，在开始生长所述N掺杂氮化镓层至结束生长所述多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理。第二面，本专利技术实施例提供一种氮化镓LED，包括：氮化镓LED制备方法制备的氮化镓LED。第三面，本专利技术实施例提供一种芯片，包括：至少一个上述的氮化镓LED。本专利技术实施例提供的氮化镓LED制备方法、氮化镓LED和芯片，在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，在开始生长N掺杂氮化镓层至结束生长多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理。这样一来，通过开始生长N掺杂氮化镓层至结束生长多量子阱层的时间段内进行至少一次热退火处理可以释放在多量子阱层生长结束之前的外延生长所积累的内应力，较大程度地降低外延内应力，使得氮化镓LED的整体应力降低，进而减轻因该应力引起的量子阱能带弯曲的问题，降低氮化镓LED的蓝移，提升材料抗静电性能，并能提升量子阱的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的氮化镓LED制备方法的流程图；图2为本专利技术提供的另一氮化镓LED制备方法的流程图；图3为本专利技术提供的再一氮化镓LED制备方法的流程图；图4为本专利技术提供的又一氮化镓LED制备方法的流程图；图5为本专利技术提供的氮化镓LED的结构示意图；图6为本专利技术提供的芯片的结构示意图；图7为本专利技术提供的氮化镓LED制得样品的亮度对比图；图8为本专利技术提供的氮化镓LED制得样品的蓝移对比图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，该方法可以在生长设备如各种反应室中实施，反应室可以是金属有机化学气相沉积设备（Metal-organicChemicalVaporDeposition，MOCVD）、分子束外延设备（MolecularBeamEpitaxy，MBE）或氢化物气相外延设备（HydrideVaporPhaseEpitaxy，HVPE），优选的，可以利用MOCVD反应室制备氮化镓LED。图1为本专利技术提供的氮化镓LED制备方法的流程图，如图1所示，该方法包括：S101、反应室在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，在开始生长N掺杂氮化镓层至结束生长多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理。进一步地，多量子阱层包括至少一组依次生长的垒层、阱层和阱包覆层。进一步地，热退火处理的退火温度可以是为100℃～700℃，优选为500℃～600℃；退火升降温速率可以是50℃/min～100℃/min；退火停留的时间可以是1min～10min，优选为3min～5min；退火的气体可以是H2，可以是N2，也可以是H2和N2混合气体。举例来说，图2为本专利技术提供的另一氮化镓LED制备方法的流程图，如图2所示，在开始生长N掺杂氮化镓层至结束生长多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理可以优选为在生长N掺杂氮化镓层结束时，进行热退火处理。优选的，本实施例可以运用MOCVD反应室来生长高亮度氮化镓LED外延片，如可以采用高纯H2、高纯N2，或高纯H2与高纯N2的混合气体做载气，高纯NH3做N源，金属有机物三甲基镓TMGa或三乙基镓TEGa做镓源，三甲基铟做铟源，N型掺杂剂为200ppm硅烷SiH4，P型掺杂剂为二茂镁Cp2Mg，衬底为002面的蓝宝石PSS，其中，多量子阱层为按照设定周期依次生长垒层、阱层和阱包覆层。设定周期的取值可以是2-20中的任意值，本实施例以设定周期的取值是7～13为例进行说明。S201、MOCVD反应室将温度升至1080℃，在200Torr压力下，对衬底进行5min的高温处理。S202、MOCVD反应室将温度降温到530℃，在200Torr压力下，在衬底上生长35nm的氮化镓成核层。S203、MOCVD反应室将温度升温到1080℃，在200Torr压力下，在氮化镓成核层上生长1.7μm的未掺杂氮化镓层。S204、MOCVD反应室将温度下降并保持在1070℃，在200Torr压力下，在未掺杂氮化镓层上生长3.2μm的N掺杂氮化镓层，其中N掺杂浓度为5E+18atom/cm3。S205、MOCVD反应室在300s内将温度降到500℃，停留3min进行热退火处理。S206、MOCVD反应室在250s内将温度升到850℃，在200Torr压力下，在热退火后的N掺杂氮化镓层上生长300nm的量子阱过渡层，其中N掺杂浓度为8E+17atom/cm3，In组分为多量子阱层的30%。S207、MOCVD反应室将温度升到870℃，在200Torr压力下，生长13.5nm的垒层。S208、MOCVD反应室将温度降到760℃，在200Torr压力下，在垒层上生长2.5nm的阱层。S209、MOCVD反应室维持温度在760℃，在200Torr压力下，在阱层上生长2nm的阱包覆层。依次重复S207、S208和S209，重复次数7～13。需要说明的是，第一次生长的垒层是在量子阱过渡层生长的，第二次生长的垒层是在第一次生长的阱包覆层上生长的，以后生长的垒层以此类推。S210、MOCVD反应室将温度升高到870℃，在200Torr压力下，在阱包覆层上生长8nm的最后垒层。需要说明的是，由S207至完成S210形成的这部分可以作为多量子阱层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓LED制备方法，其特征在于，包括：在经过热处理的衬底上依次生长氮化镓成核层、未掺杂氮化镓层、N掺杂氮化镓层、量子阱过渡层、多量子阱层、P掺杂氮化镓层和接触层；其中，在开始生长所述N掺杂氮化镓层至结束生长所述多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理；所述在开始生长所述N掺杂氮化镓层至结束生长所述多量子阱层的时间段内，进行至少一次热退火处理包括：在生长所述多量子阱层中，每次结束生长阱包覆层时进行一次所述热退火处理，其中，所述多量子阱层为按照设定周期依次生长的至少一组垒层、阱层和阱包覆层；所述热退火处理前的温度为760℃，所述热退火处理的退火温度为500℃～600℃，退火升降温速率为50℃/min～100℃/min，退火时间为3min～5min，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡武，郑远志，周德保，杨东，陈向东，康建，梁旭东，
申请(专利权)人：圆融光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：