发光二极管外延生长方法技术

本发明专利技术提供一种发光二极管外延生长方法。该方法包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，生长环境包括生长温度和生长速率。通过采用退火过程与调节反应室内非掺杂层的生长温度和生长速率交替的生长方式生长非掺杂层，可以有效地改善外延在高温下的翘曲度，进而提高外延波长分布的均匀性和LED的质量。进一步的，还可以有效降低测试和分选成本。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管外延生长方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种发光二极管外延生长方法。
技术介绍
发光二极管的外延波长的均匀性对发光二极管的性能有重要影响，而对波长调节起关键作用的组分铟In在量子阱(InxGa1-xN)中的掺杂量对温度非常敏感，1℃的温度的变化就会引起发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)波长3-5nm的漂移，并且在760℃左右生长量子阱时，翘曲度的稍微改变就会使得外延中的温度有2-3℃的变化，从而会使得LED波长漂移的程度加深。现有技术中，利用金属有机化合物化学气相沉积法(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD)生长LED外延时，外延衬底与外延层之间会存在一定的晶格失配，晶格失配控制不好就会出现应力释放不完善从而导致外延在高温下发生一定的形变，也即，会导致外延的翘曲度的变化，外延的翘曲度的变化会造成外延中温度分布的不均匀，进而影响外延波长的均匀性。利用上述方法生长出来的LED，由于外延衬底与外延层生长的过程中会释放应力，使得外延的翘曲度过大，从而会导致外延波长分布不均匀，使得波长标准差(StandardDeviation，简称STD)一般位于2.0nm-3.0nm之间，波长差一般为12nm左右，降低了LED的质量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种发光二极管外延生长方法，以克服现有技术中由于外延中波长分布不均匀，导致LED质量较差的问题。本专利技术第一方面提供一种发光二极管外延生长方法，包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，所述生长环境包括生长温度和生长速率。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，包括：步骤a：在第一生长温度与第一生长速率下生长第一厚度的所述非掺杂层，所述第一生长速率为与所述第一生长温度对应的生长速率；步骤b：采用退火方式将所述第一生长温度降低至第二生长温度；步骤c：在所述第二生长温度与第二生长速率下生长第二厚度的所述非掺杂层，所述第二生长速率为与所述第二生长温度对应的生长速率。在第一方面的第二种可能的实现方式中，若生长的第二厚度的所述非掺杂层的翘曲度没有达到预设值，则重新确定第三生长温度、所述第三生长温度对应的第三生长速率、第四生长温度和所述第四生长温度对应的第四生长速率，并用所述第三生长温度替换所述第一生长温度，用所述第四生长温度替换所述第二生长温度，用所述第三生长速率替换所述第一生长速率，用所述第四生长速率替换所述第二生长速率，重新执行步骤a-c用于生成第二厚度的所述非掺杂层的过程。结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述第三生长温度与所述第一生长温度相同，所述第三生长速率与所述第一生长速率相同；所述第四生长温度与所述第二生长温度相同，所述第四生长速率与所述第二生长速率相同。结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述第三生长温度与所述第一生长温度不同，所述第三生长速率与所述第一生长速率不同；所述第四生长温度与所述第二生长温度不同，所述第四生长速率与所述第二生长速率不同。结合第一方面的第一种至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述第一生长温度和所述第二生长温度的差值小于等于300℃并大于等于20℃。结合第一方面、第一方面的第一种至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述衬底为凹形衬底或者凸形衬底，所述凹形衬底对应的非掺杂层的生长速率小于2.5um/h并大于等于0.5um/h，所述凸形衬底对应的非掺杂层的生长速率小于等于5um/h并大于等于2.5um/h。结合第一方面、第一方面的第一种至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述衬底为蓝宝石Al2O3、硅Si或碳化硅SiC；所述缓冲层、所述非掺杂层、所述N型掺杂层、所述量子阱发光层和所述P型掺杂层为氮化镓GaN。本专利技术提供的发光二极管外延生长方法，包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，生长环境包括生长温度和生长速率。通过采用退火过程与调节反应室内非掺杂层的生长温度和生长速率交替的生长方式生长非掺杂层，可以有效地改善外延在高温下的翘曲度，进而提高外延波长分布的均匀性和LED的质量。进一步的，还可以有效降低测试和分选成本。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本专利技术实施例提供的采用调节反应室内生长环境与一次退火过程相结合的方式来生长非掺杂层的方法流程示意图；图2为本专利技术一实施例提供的发光二极管外延生长方法中温度的变化示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的发光二极管外延生长方法中温度的变化示意图。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做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。下面通过具体的实施例及附图，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术实施例提供一种发光二极管外延生长方法，该方法具体可以包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，生长环境包括生长温度和生长速率。具体的，本实施例中衬底可以为蓝宝石Al2O3、硅Si或碳化硅SiC等，缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层可以为氮化镓GaN等。并且可以采用现有技术中的各种方法在衬底上生长缓冲层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，而非掺杂层则采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长。可选的，非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长的过程中可以包括一次退火过程，具体如图1所示，该方法包括：步骤101：在第一生长温度与第一生长速率下生长第一厚度的非掺杂层，第一生长速率为与第一生长温度对应的生长速率。步骤102：采用退火过程将第一生长温度降低至第二生长温度。步骤103：在第二生长温度与第二生长速率下生长第二厚度的非掺杂层，第二生长速率为与第二生长温度对应的生长速率。其中，第二生长温度和第一生长温度的差值可以为[20℃-300℃]之间的任一温度值。可选的，非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长的过程中可以包括至少两次退火过程，具体为：若经过步骤101-步骤103所生长的第二厚度的非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管外延生长方法，其特征在于，包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，所述生长环境包括生长温度和生长速率。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管外延生长方法，其特征在于，包括：在衬底上，从下至上依次生长缓冲层、非掺杂层、N型掺杂层、量子阱发光层和P型掺杂层，所述非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，其中，所述生长环境包括生长温度和生长速率；所述非掺杂层采用退火过程与调节反应室内的生长环境相交替的方式进行生长，包括：步骤a：在第一生长温度与第一生长速率下生长第一厚度的所述非掺杂层，所述第一生长速率为与所述第一生长温度对应的生长速率；步骤b：采用退火方式将所述第一生长温度降低至第二生长温度；步骤c：在所述第二生长温度与第二生长速率下生长第二厚度的所述非掺杂层，所述第二生长速率为与所述第二生长温度对应的生长速率；其中，若生长的第二厚度的所述非掺杂层的翘曲度没有达到预设值，则重新确定第三生长温度、所述第三生长温度对应的第三生长速率、第四生长温度和所述第四生长温度对应的第四生长速率，并用所述第三生长温度替换所述第一生长温度，用所述第四生长温度替换所述第二生长温度，用所述第三生长速率替换所述第一生长速率，用所述第四生长速率替换所述第二生长速率，重新执行步骤a-c用于生成第二厚度的...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦建军，黄炳源，周德保，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：安徽;34